ماژول مشترک ربات واحد اجرای هسته ربات های صنعتی است که وظیفه عملکردهای کلیدی مانند انتقال نیرو، تنظیم نگرش و کنترل دقیق را بر عهده دارد. ترکیب آن به طور مستقیم ظرفیت بار، دقت حرکت، سرعت پاسخ و قابلیت اطمینان ربات را تعیین می کند. ماژول های مشترک درجه صنعتی معمولاً به صورت یکپارچه طراحی می شوند (متفاوت از ساختارهای غیر نظامی یا تحقیقاتی) و اجزای اصلی آنها را می توان به چهار ماژول تقسیم کرد: ساختار مکانیکی، سیستم درایو، سیستم بازخورد حسگر، سیستم روانکاری و حفاظت. هر ماژول با هم کار می کند تا به یک حلقه بسته کامل-«کنترل دقیق تبدیل حرکت ورودی برق» دست یابد. در زیر جزئیات جداسازی قطعات آورده شده است:
1، ماژول ساختار مکانیکی (بار هسته-انتقال حرکت و تحمل)
ساختار مکانیکی شالوده فیزیکی ماژول مشترک است که باید سه شرط "سفتی بالا، سبک وزن،-انتقال با دقت بالا" را به طور همزمان برآورده کند. اجزای اصلی شامل:
1. کاهنده هارمونیک / کاهنده RV (جزء انتقال هسته)
عملکرد: در حالی که از دقت و استحکام گیربکس اطمینان حاصل می کنید، گشتاور خروجی با سرعت بالا و پایین موتور را به گشتاور کم{1}}سرعت بالا تبدیل کنید. این "هسته تقویت توان" ماژول مشترک است.
انواع و سناریوهای کاربردی:
کاهنده هارمونیک: متشکل از یک مولد موج، چرخهای انعطافپذیر و چرخهای صلب، با محدوده نسبت انتقال 50{3}}320 و فاصله برگشتی کمتر یا مساوی 1 دقیقه قوس. سبک وزن، ساختار فشرده و مناسب برای مفاصل مانند ساعد و مچ ربات های باربر کوچک و متوسط (با بار 10-50 کیلوگرم) است.
کاهنده RV: متشکل از چرخ دنده سیکلوئیدی، حامل سیاره ای، و محفظه چرخ دنده سوزنی، با محدوده نسبت انتقال 30{3}}120 و فاصله برگشتی کمتر یا مساوی 0.5 دقیقه قوس. استحکام قوی و مقاومت در برابر ضربه فوق العاده دارد و برای مفاصل کلیدی مانند پایه، بوم و شانه های ربات های سنگین (با بار بیش از 50 کیلوگرم) مناسب است.
2. شفت و کوپلینگ خروجی موتور
شفت خروجی موتور: ساخته شده از فولاد آلیاژی{0} با استحکام بالا، سطحی که برای اطمینان از مقاومت در برابر سایش و استحکام پیچشی با کربوهیداسیون و کوئنچ پردازش شده است، به طور صلب به انتهای ورودی کاهنده متصل است.
کوپلینگ: برای جبران خطای هم محوری بین شفت موتور و شفت ورودی کاهنده استفاده می شود، به کوپلینگ های سفت و سخت (مانند اتصالات کلید، آستین های انبساط) و کوپلینگ های الاستیک (مانند لنت های لاستیکی، انواع لوله های راه راه) تقسیم می شود. کوپلینگ های صلب معمولا در ربات های صنعتی برای جلوگیری از تاخیر انتقال استفاده می شوند.
3. پوسته و فلنج نصب
پوسته: ساخته شده از آلیاژ آلومینیوم، آلیاژ آلومینیوم برای نیازهای سبک وزن مناسب است و چدن برای سناریوهای سفتی بالا مناسب است. طراحی داخلی پوسته شامل یک محفظه نصب کاهنده، یک صندلی نصب موتور، یک شیار نصب سنسور، و شیارهای اتلاف حرارت ذخیره شده خارجی و شیارهای آب بندی است.
فلنج نصب: با استفاده از رابط های استاندارد برای اتصال ماژول های مفصلی و بخش های بازوی ربات، سطح فلنج با دقت ماشین کاری می شود (صافی کمتر یا مساوی 0.01 میلی متر) تا از دقت نصب اطمینان حاصل شود.
4. محور خروجی و اجزای بلبرینگ
شفت خروجی: متصل به انتهای خروجی کاهنده، مورد استفاده برای انتقال گشتاور به بخش بازوی ربات، سطح نیاز به ماشینکاری دقیق دارد و انتهای آن با کلید، سوراخ رزوه دار یا رابط آستین گسترش طراحی شده است.
اجزای بلبرینگ: معمولاً از یاتاقان های غلتکی متقاطع یا هارمونیک استفاده می شود. یاتاقانهای غلتکی متقاطع دارای ظرفیت باربری قوی- (بار مرکب شعاعی + محوری) و استحکام بالا هستند. یاتاقانهای هارمونیک برای تطبیق کاهندههای هارمونیک مناسب هستند و برای اطمینان از دقت چرخش مفصل، سطح دقت یاتاقانها باید به P4 یا بالاتر برسد.
2، ماژول سیستم درایو (خروجی قدرت و هسته کنترل)
سیستم درایو نیرو را به ماژول اتصال می دهد و به تنظیم دقیق سرعت و گشتاور دست می یابد. اجزای اصلی شامل:
1. سروو موتور (منبع برق)
نوع: ماژول های مشترک ربات های صنعتی همگی از سروو موتورهای سنکرون مغناطیس دائمی استفاده می کنند که دارای ویژگی های چگالی توان بالا، سرعت پاسخ بالا، اینرسی کم و ... می باشند و با توجه به روش نصب به نوع داخلی (موتور و کاهنده در محفظه ادغام شده اند) و نوع خارجی (موتور از طریق فلنج به محفظه متصل می شود) تقسیم می شوند.
پارامترهای کلیدی: توان نامی (100W-15kW)، سرعت نامی (3000-6000rpm)، اینرسی روتور (0.01-0.5kg · m²)، گشتاور ثابت (0.1-5N · m/A)، باید با نسبت انتقال گیربکس تطبیق داده شود.
2. سروو درایو (واحد کنترل)
عملکرد: دریافت دستورالعملهای کنترل (موقعیت، سرعت، سیگنالهای گشتاور) از رایانه بالایی (کنترلکننده ربات)، سیگنالهای PWM خروجی از طریق تنظیم PID برای به حرکت درآوردن سروو موتور به کار، و دستیابی به عملکردهای حفاظتی مانند جریان اضافه، اضافه ولتاژ، اضافه بار و گرمای بیش از حد.
فناوری هسته: از حالت موقعیت (کنترل زاویه چرخش مفصل)، حالت سرعت (کنترل سرعت اتصال) و حالت گشتاور (کنترل گشتاور خروجی) پشتیبانی می کند. برخی از درایورهای پیشرفته{1}}گیربکس های الکترونیکی، کاهش لرزش و الگوریتم های کنترل تطبیقی را برای بهبود صافی و دقت حرکت یکپارچه می کنند.
3. کابل های برق و رابط
کابل برق: سیگنالهای منبع تغذیه سه فاز (U/V/W) و ترمز سروو موتور را با استفاده از کابلهای انعطافپذیر (با مقاومت خمشی بیشتر یا مساوی 10 میلیون بار) منتقل میکند و مواد پوسته بیرونی PVC یا PUR با مقاومت در برابر روغن، مقاومت در برابر سایش و ویژگیهای ضد تداخل است.
رابط: با اتخاذ رابط استاندارد صنعتی، رابط قدرت و رابط سیگنال به طور جداگانه طراحی شده اند تا از تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری شود.
3، ماژول سیستم بازخورد سنسور (کنترل دقیق و نظارت بر وضعیت)
سیستم بازخورد سنسور دادههای{0}زمان واقعی را در مورد موقعیت مفصل، سرعت، گشتاور و غیره جمعآوری میکند و مبنایی برای کنترل حلقه بسته فراهم میکند و کلید اطمینان از دقت حرکت ربات است. اجزای اصلی شامل:
1. سنسور موقعیت (جزء بازخورد هسته)
نوع: جریان اصلی از رمزگذارهای قدر مطلق استفاده می کند که به انواع فوتوالکتریک، مغناطیسی الکتریکی و خازنی تقسیم می شوند. در روباتهای صنعتی، رمزگذارهای قدر مطلق فوتوالکتریک عمدتاً استفاده میشوند (رزولیشن بیشتر یا برابر با 17 بیت، برخی محصولات نهایی تا 25 بیت).
روش نصب: مستقیماً در انتهای سروو موتور (برای تشخیص سرعت موتور) نصب می شود یا از طریق شفت خروجی کاهنده (برای تشخیص مستقیم موقعیت واقعی اتصال و حذف خطاهای انتقال) کوپل می شود.
تابع: خروجی زمان واقعی اطلاعات موقعیت مطلق (مقدار زاویه) اتصالات. رایانه بالایی بر اساس این داده ها خطای موقعیت را محاسبه می کند و وضعیت عملکرد سروو موتور را برای اطمینان از دقت موقعیت یابی مفصل تنظیم می کند (دقت موقعیت یابی مکرر کمتر یا مساوی ± 0.02 میلی متر).
2. سنسور سرعت
معمولاً با سنسورهای موقعیت (مانند عملکرد اندازه گیری سرعت انکودرها) یکپارچه می شود، سرعت مشترک با تشخیص فرکانس سیگنال پالس رمزگذار محاسبه می شود. برخی از ماژولهای اتصال بالا{1}}بهعلاوه سنسورهای هال یا ژنراتورهای سرعت را نصب میکنند تا دقت تشخیص سرعت را در حین کار با سرعت کم- بهبود بخشند.
3. سنسور گشتاور (جزء اختیاری)
عملکرد: تشخیص گشتاور خروجی اتصالات برای نظارت بر بار، تشخیص برخورد و عملیات کنترل نیرو (مانند مونتاژ و پرداخت).
انواع: فشار سنج، مگنتو الاستیک و نوری. سنسورهای گشتاور کرنش سنج قیمت پایین و دقت بالایی دارند (± 0.5% FS) و انتخاب اصلی برای روبات های صنعتی هستند. آنها بین شفت خروجی و بخش بازو یا داخل کاهنده نصب می شوند.
4. سنسورهای دما و سنسورهای لرزش
سنسور دما: روی سیم پیچ موتور و محفظه کاهنده نصب می شود تا دمای قطعه را تشخیص دهد. هنگامی که دما از آستانه (معمولاً 80-100 درجه) فراتر رود، درایو سروو باعث حفاظت از گرمای بیش از حد می شود.
حسگر ارتعاش: استفاده از حسگر شتاب برای تشخیص دامنه و فرکانس ارتعاش در حین کار مشترک، که برای هشدار خطا (مانند سایش کاهنده، آسیب بلبرینگ) استفاده میشود، که فقط در ماژولهای اتصال ربات صنعتی پیشرفته-پیکربندی شده است.
4، ماژول سیستم روغنکاری و حفاظت (تضمین قابلیت اطمینان)
سیستم روغن کاری و حفاظتی برای افزایش طول عمر ماژول های مشترک و سازگاری با محیط های سخت در سایت های صنعتی استفاده می شود. اجزای اصلی شامل:
1. اجزای روانکاری
روان کننده: گریس مخصوص با شاخص ویسکوزیته بالا، ویژگی های ضد سایش و ضد پیری برای کاهنده، و روغن روان کننده یا گریس برای یاتاقان موتور استفاده می شود.
ساختار روانکاری: کاهنده با سوراخهای تزریق روغن و سوراخهای تخلیه روغن در داخل طراحی شده است، و برخی از محصولات{0}بالا مجهز به سیستمهای روانکاری خودکار (تزریق روغن زماندار و کمی) هستند. یک پنجره مشاهده گریس روان کننده در خارج از محفظه برای نگهداری آسان در نظر گرفته شده است.
2. اجزای آب بندی
آب بندی استاتیک: استفاده از حلقه O{0}}و واشر صاف برای اتصال بین پوسته و فلنج، موتور و پوسته، برای جلوگیری از نشت روغن روانکار و ورود گرد و غبار.
آب بندی دینامیک: با استفاده از مهر و موم روغن اسکلت و حلقه های آب بندی V شکل که برای قسمت های چرخان شفت خروجی و محفظه استفاده می شود. مهر و موم روغن اسکلت برای سناریوهای سرعت متوسط و پایین{2}} مناسب است.
3. پوشش محافظ و ساختار اتلاف حرارت
پوشش محافظ: سطح پوسته با آنودایز (آلیاژ آلومینیوم) و رنگ آمیزی (چدن) که دارای ویژگیهای ضد خوردگی و سایش است. برخی از محصولات از پوشش سه ضخیم (ضد نمک، ضد رطوبت، ضد کپک)، مناسب برای محیط های خارج از منزل یا کارگاه های خشن استفاده می کنند.
ساختار اتلاف گرما: محفظه موتور با دنده های اتلاف گرما طراحی شده است و برخی از ماژول های اتصال با قدرت بالا مجهز به فن های دفع گرما یا کانال های خنک شونده با آب هستند تا از دمای پایدار موتور و درایور در طول کارکرد طولانی مدت اطمینان حاصل کنند.