Modul sambungan robot adalah unit eksekusi inti robot industri, yang bertanggung jawab atas fungsi-fungsi utama seperti transmisi daya, penyesuaian sikap, dan kontrol presisi. Komposisinya secara langsung menentukan kapasitas beban robot, akurasi gerakan, kecepatan respons, dan keandalan. Modul sambungan tingkat industri biasanya dirancang secara terintegrasi (berbeda dari struktur split tingkat sipil atau penelitian), dan komponen intinya dapat dibagi menjadi empat modul: struktur mekanis, sistem penggerak, sistem umpan balik penginderaan, sistem pelumasan dan perlindungan. Setiap modul bekerja sama untuk mencapai loop tertutup lengkap dari "kontrol presisi konversi gerakan masukan daya". Berikut rincian pembongkarannya:
1, Modul struktur mekanis (bantalan beban inti-dan transmisi gerak)
Struktur mekanis adalah fondasi fisik modul gabungan, yang harus memenuhi tiga persyaratan "transmisi dengan kekakuan tinggi, ringan, dan{0}}presisi tinggi" secara bersamaan. Komponen inti meliputi:
1. Peredam harmonik/peredam RV (komponen transmisi inti)
Fungsi: Mengonversi keluaran torsi rendah-kecepatan tinggi motor menjadi torsi tinggi-kecepatan rendah, sekaligus memastikan akurasi dan kekakuan transmisi. Ini adalah "inti amplifikasi daya" dari modul gabungan.
Jenis dan skenario aplikasi:
Peredam harmonik: terdiri dari generator gelombang, roda fleksibel, dan roda kaku, dengan kisaran rasio transmisi 50-320 dan jarak balik kurang dari atau sama dengan 1 menit busur. Ringan, strukturnya kompak, dan cocok untuk sambungan seperti lengan bawah dan pergelangan tangan robot beban berukuran kecil dan sedang (dengan beban 10-50kg);
Peredam RV: terdiri dari kincir sikloidal, pembawa planet, dan rumah roda gigi jarum, dengan kisaran rasio transmisi 30-120 dan jarak bebas balik kurang dari atau sama dengan 0,5 menit busur. Ia memiliki kekakuan yang kuat dan ketahanan benturan yang luar biasa, dan cocok untuk sambungan utama seperti alas, boom, dan bahu robot tugas berat (dengan beban lebih dari 50kg).
2. Poros keluaran motor dan kopling
Poros keluaran motor: terbuat dari-baja paduan berkekuatan tinggi, permukaannya diberi karburasi dan pendinginan untuk memastikan ketahanan aus dan kekuatan puntir, dihubungkan secara kaku ke ujung masukan peredam;
Kopling: Digunakan untuk mengkompensasi kesalahan koaksialitas antara poros motor dan poros input peredam, ini dibagi menjadi kopling kaku (seperti sambungan kunci, selongsong ekspansi) dan kopling elastis (seperti bantalan karet, jenis tabung bergelombang). Kopling kaku biasanya digunakan pada robot industri untuk menghindari kelambatan transmisi.
3. Shell dan flensa pemasangan
Cangkang: Terbuat dari paduan aluminium, paduan aluminium cocok untuk kebutuhan ringan, dan besi cor cocok untuk skenario kekakuan tinggi; Desain internal cangkang mencakup ruang pemasangan peredam, dudukan pemasangan motor, alur pemasangan sensor, dan rusuk pembuangan panas eksternal serta alur penyegelan;
Flensa pemasangan: Menggunakan antarmuka standar untuk menghubungkan modul sambungan dan segmen lengan robot, permukaan flensa dibuat dengan mesin presisi (kerataan Kurang dari atau sama dengan 0,01 mm) untuk memastikan akurasi pemasangan.
4. Poros keluaran dan komponen bantalan
Poros keluaran: dihubungkan ke ujung keluaran peredam, digunakan untuk mengirimkan torsi ke bagian lengan robot, permukaannya harus dikerjakan secara presisi, dan ujungnya dirancang dengan alur pasak, lubang berulir, atau antarmuka selongsong ekspansi;
Komponen bantalan: Bantalan rol silang atau bantalan harmonik biasanya digunakan. Bantalan rol silang memiliki kapasitas menahan beban yang kuat (beban komposit radial+aksial) dan kekakuan yang tinggi. Bantalan harmonik cocok untuk mencocokkan peredam harmonik, dan tingkat akurasi bantalan harus mencapai P4 atau lebih tinggi untuk memastikan akurasi rotasi sambungan.
2, modul sistem penggerak (output daya dan inti kontrol)
Sistem penggerak menyediakan daya ke modul sambungan, sehingga mencapai penyesuaian kecepatan dan torsi yang tepat. Komponen inti meliputi:
1. Motor servo (sumber tenaga)
Jenis: Modul gabungan robot industri semuanya menggunakan motor servo sinkron magnet permanen, yang memiliki karakteristik kepadatan daya tinggi, kecepatan respons tinggi, inersia rendah, dll. Menurut metode pemasangan, mereka dibagi menjadi tipe internal (motor dan peredam diintegrasikan ke dalam rumahan) dan tipe eksternal (motor dihubungkan ke rumahan melalui flensa);
Parameter utama: daya terukur (100W-15kW), kecepatan terukur (3000-6000rpm), inersia rotor (0,01-0,5kg · m ²), konstanta torsi (0,1-5N · m/A), harus disesuaikan dengan rasio transmisi kotak roda gigi (torsi keluaran motor x rasio transmisi=torsi keluaran sambungan).
2. Penggerak servo (unit kontrol)
Fungsi: Menerima instruksi kontrol (posisi, kecepatan, sinyal torsi) dari komputer atas (pengontrol robot), mengeluarkan sinyal PWM melalui regulasi PID untuk menggerakkan motor servo agar beroperasi, dan mencapai fungsi perlindungan seperti arus lebih, tegangan lebih, kelebihan beban, dan panas berlebih;
Teknologi inti: Mendukung mode posisi (mengontrol sudut rotasi sambungan), mode kecepatan (mengontrol kecepatan sambungan), dan mode torsi (mengontrol torsi keluaran). Beberapa-pengemudi kelas atas mengintegrasikan kotak roda gigi elektronik, peredam getaran, dan algoritme kontrol adaptif untuk meningkatkan kelancaran dan akurasi gerakan.
3. Kabel daya dan antarmuka
Kabel daya: Kabel ini mentransmisikan catu daya tiga-fase (U/V/W) dan sinyal rem motor servo, menggunakan kabel fleksibel (dengan ketahanan lentur lebih besar dari atau sama dengan 10 juta kali), dan bahan kulit luarnya adalah PVC atau PUR, dengan karakteristik tahan minyak, tahan aus, dan anti-interferensi;
Antarmuka: Mengadopsi antarmuka standar industri, antarmuka daya dan antarmuka sinyal dirancang secara terpisah untuk menghindari interferensi elektromagnetik.
3, modul sistem umpan balik sensor (kontrol presisi dan pemantauan status)
Sistem umpan balik sensor mengumpulkan data-waktu nyata mengenai posisi sambungan, kecepatan, torsi, dll., yang memberikan dasar untuk kontrol loop-tertutup dan merupakan kunci untuk memastikan keakuratan gerakan robot. Komponen inti meliputi:
1. Sensor posisi (komponen umpan balik inti)
Tipe: Arus utama mengadopsi encoder nilai absolut, yang dibagi menjadi tipe fotolistrik, magneto listrik, dan kapasitif. Dalam robot industri, encoder nilai absolut fotolistrik terutama digunakan (resolusi Lebih besar dari atau sama dengan 17 bit, beberapa produk kelas atas hingga 25 bit);
Metode pemasangan: langsung dipasang di bagian ekor motor servo (untuk mendeteksi kecepatan motor), atau digabungkan melalui poros keluaran peredam (untuk secara langsung mendeteksi posisi sambungan sebenarnya dan menghilangkan kesalahan transmisi);
Fungsi: Output waktu nyata dari informasi posisi absolut (nilai sudut) sambungan. Komputer bagian atas menghitung kesalahan posisi berdasarkan data ini dan menyesuaikan status pengoperasian motor servo untuk memastikan akurasi posisi sambungan (akurasi posisi berulang Kurang dari atau sama dengan ± 0,02 mm).
2. Sensor kecepatan
Biasanya terintegrasi dengan sensor posisi (seperti fungsi pengukuran kecepatan encoder), kecepatan gabungan dihitung dengan mendeteksi frekuensi sinyal pulsa encoder. Beberapa-modul gabungan kelas atas juga akan memasang sensor Hall atau generator kecepatan untuk meningkatkan akurasi deteksi kecepatan selama-operasi kecepatan rendah.
3. Sensor torsi (komponen opsional)
Fungsi: Mendeteksi torsi keluaran sambungan untuk pemantauan beban, deteksi tabrakan, dan operasi kontrol gaya (seperti perakitan dan pemolesan);
Jenis: Strain gauge, magneto elastis, dan optik. Sensor torsi pengukur regangan berbiaya rendah dan akurasi tinggi (± 0,5% FS), dan merupakan pilihan utama untuk robot industri. Mereka dipasang di antara poros keluaran dan bagian lengan atau di dalam peredam.
4. Sensor suhu dan sensor getaran
Sensor suhu: dipasang pada belitan motor dan rumah peredam untuk mendeteksi suhu komponen. Ketika suhu melebihi ambang batas (biasanya 80-100 derajat), penggerak servo memicu perlindungan panas berlebih;
Sensor getaran: menggunakan sensor akselerasi untuk mendeteksi amplitudo dan frekuensi getaran selama pengoperasian sambungan, digunakan untuk peringatan kesalahan (seperti keausan peredam, kerusakan bantalan), hanya dikonfigurasikan dalam-modul sambungan robot industri kelas atas.
4, Modul sistem pelumasan dan proteksi (jaminan keandalan)
Sistem pelumasan dan perlindungan digunakan untuk memperpanjang masa pakai modul sambungan dan beradaptasi dengan lingkungan yang keras di lokasi industri. Komponen inti meliputi:
1. Komponen pelumasan
Pelumas: gemuk khusus dengan indeks viskositas tinggi, karakteristik anti-aus dan anti-penuaan digunakan untuk peredam, dan oli atau gemuk pelumas digunakan untuk bantalan motor;
Struktur pelumasan: Peredam dirancang dengan lubang injeksi oli dan lubang pembuangan oli di dalamnya, dan beberapa produk-kelas atas dilengkapi dengan sistem pelumasan otomatis (injeksi oli terukur dan kuantitatif). Jendela observasi gemuk pelumas disediakan di luar rumah untuk memudahkan perawatan.
2. Komponen penyegel
Penyegelan statis: menggunakan cincin-O-dan paking datar untuk sambungan antara cangkang dan flensa, motor dan cangkang, untuk mencegah kebocoran oli pelumas dan masuknya debu;
Penyegelan dinamis: menggunakan segel minyak kerangka dan cincin penyegel berbentuk V-, digunakan untuk bagian poros keluaran dan rumahan yang berputar. Segel minyak kerangka cocok untuk skenario-kecepatan sedang dan rendah.
3. Lapisan pelindung dan struktur pembuangan panas
Lapisan pelindung: Permukaan cangkang diberi perlakuan anodisasi (paduan aluminium) dan pengecatan (besi cor), yang memiliki karakteristik anti-korosi dan-tahan aus. Beberapa produk menggunakan lapisan tiga bukti (anti semprotan garam, anti kelembaban, anti jamur), cocok untuk lingkungan bengkel di luar ruangan atau yang keras;
Struktur pembuangan panas: Rumah motor dirancang dengan rusuk pembuangan panas, dan beberapa-modul sambungan berdaya tinggi dilengkapi dengan kipas pembuangan panas atau-saluran berpendingin air untuk memastikan suhu motor dan pengemudi stabil selama-pengoperasian jangka panjang.