A les línies de producció industrials modernes, els robots industrials realitzen tasques amb alta repetibilitat i requisits estrictes de precisió. La clau per al funcionament estable d'aquests dispositius sense parar de 24-hores rau en un precís sistema de transmissió mecànica. Aquest article aprofundirà en les tecnologies bàsiques i les aplicacions pràctiques dels sistemes de transmissió de robots industrials.
Característiques i aplicacions dels mètodes de transmissió comuns
El sistema de transmissió dels robots industrials consta de múltiples modes de transmissió, cadascun amb el seu rendiment únic i escenaris aplicables.
La transmissió per engranatges és un dels mètodes de transmissió més utilitzats. Transmet potència a través de l'engranatge entre engranatges, amb una eficiència de transmissió superior al 98% i pot aconseguir un control de moviment d'alta-precisió. A l'estació de soldadura de la fabricació d'automòbils, el braç robòtic es basa en la transmissió d'engranatges de precisió per completar les tasques de soldadura amb una precisió de repetibilitat de ± 0,1 mil·límetres. Tanmateix, la transmissió d'engranatges requereix una precisió d'instal·lació extremadament alta i els errors de muntatge excessius poden provocar un augment del soroll de funcionament i un desgast anormal, la qual cosa requereix tècnics professionals per a la instal·lació i la depuració.
Les corretges síncrones són el tipus més comú de transmissió per corretja, que s'utilitzen habitualment en escenaris-sensibles al soroll i-de costos. Per exemple, el robot de classificació de la línia de producció d'envasos d'aliments adopta una transmissió de corretja síncrona, que pot garantir una velocitat de classificació de desenes de vegades per minut i controlar el soroll de funcionament per sota dels 60 decibels. No obstant això, hi ha defectes inherents a la transmissió de la corretja, que poden causar lliscament fàcilment quan es sobrecarreguen o se sotmeten a impactes d'arrencada significatius, limitant la seva aplicació en escenaris de treball intens-.
La transmissió per cadena s'ha convertit en l'opció preferida per als robots de manipulació-pesants a causa de la seva excel·lent capacitat de càrrega-. A les grues apiladores pesades-de magatzems logístics, la transmissió de la cadena de rodets pot transmetre fàcilment centenars de Newton metres de parell, aconseguint l'elevació vertical de mercaderies a nivell de tones. Tanmateix, la cadena necessita una lubricació i un manteniment regulars, en cas contrari, el pas pot allargar-se a causa del desgast, afectant la precisió de la transmissió i fins i tot provocant trencaments.
La transmissió d'engranatges sense fi té característiques úniques de bloqueig automàtic-i s'utilitza habitualment en situacions en què es requereix manteniment de la posició. Per exemple, la plataforma giratòria del robot de polvorització adopta una transmissió d'engranatges de cuc per bloquejar automàticament la seva posició en cas de fallada de corrent, evitant accidents de seguretat causats pel balanceig accidental de la pistola de polvorització. Però la seva eficiència de transmissió és relativament baixa, normalment al voltant del 70% -80%.
Disseny col·laboratiu del sistema de transmissió
El sistema de transmissió d'un robot industrial de sis eixos és una integració de múltiples tecnologies. El servomotor proporciona potència de sortida, el reductor s'encarrega de reduir la velocitat i augmentar el parell, i components com ara engranatges i acoblaments completen la transmissió de potència i la conversió del moviment.
Les diferents peces trien diferents esquemes de transmissió en funció de les característiques de càrrega: la base del robot utilitza habitualment reductors RV, que tenen una estructura compacta i poden suportar fins a 1500 N · m de parell; A causa de l'espai limitat a la zona del canell, s'utilitzen habitualment reductors harmònics, que tenen un volum només un-terç del dels reductors RV de la mateixa especificació, però poden aconseguir una precisió de posicionament de ± 15 minuts d'arc; L'efector final es pot accionar per una corretja micro síncrona per satisfer els requisits de moviment flexible i lleuger.
A la línia de muntatge d'automòbils, el disseny del sistema de transmissió d'un determinat model de robot és molt representatiu: la base adopta una estructura de separació d'engranatges dobles, que elimina el joc de l'engranatge mitjançant el pre-estrenyiment i aconsegueix una rotació de joc zero; El braç superior utilitza parells de cargols de boles i guies lineals per aconseguir un posicionament a nivell mil·límetre per al moviment lineal; El reductor harmònic de l'articulació del canell, combinat amb coixinets d'alta{0}}precisió, pot aconseguir un ajust fi de ± 0,02 graus.
Equilibrant rendiment i cost
El disseny dels sistemes de transmissió de robots industrials sempre equilibra la precisió, la vida útil i el cost. L'error de transmissió dels reductors harmònics d'alta-precisió es pot controlar en 1 minut d'arc, però la complexa estructura flexible de les rodes comporta uns costos de fabricació elevats i requereix l'ús de materials especials d'acer aliat. En el camp de la fabricació de semiconductors, el cost de manteniment anual dels reductors harmònics per a robots de manipulació d'hòsties és de fins a 300.000 iuans, que representa el 40% del cost total de manteniment de l'equip.
Per a aplicacions industrials generals, els enginyers posen més èmfasi en la rendibilitat{0}}de costos. Mitjançant l'optimització del procés de tractament tèrmic dels engranatges, utilitzant materials resistents al desgast-i combinant-los amb greixos lubricants de llarga durada-, el cicle de manteniment es pot estendre a més de 3.000 hores. El robot de soldadura per punts d'un determinat taller de soldadura d'automòbils s'ha millorat per aconseguir un funcionament continu-sense errors durant 20.000 hores, reduint de manera efectiva els costos de manteniment del temps d'inactivitat.
El manteniment i el manteniment adequats són crucials per allargar la vida útil del sistema de transmissió. Una determinada fàbrica de processament d'aliments implementa estrictament el sistema de substitució de l'oli lubricant del reductor cada 2000 hores. Un robot paletitzador porta 8 anys en funcionament ininterrompudament i encara manté un bon rendiment, que és un 30% més llarg que el cicle de manteniment convencional.
Tendències de desenvolupament tecnològic
Amb el desenvolupament de l'automatització industrial, els sistemes de transmissió mecànica estan evolucionant cap a la intel·ligència i la integració. El reductor intel·ligent amb sensors-integrats pot controlar la temperatura, la vibració i altres paràmetres en temps real i carregar dades al sistema de gestió mitjançant la tecnologia IoT per aconseguir un manteniment predictiu. L'aplicació de materials auto-lubricants amplia l'interval de manteniment dels components de la transmissió a més de 10.000 hores.
El disseny integrat integra components com ara motors, reductors, codificadors, etc., en un mòdul. Tot i que redueix el volum del mòdul conjunt d'una determinada marca de robots col·laboratius en un 40%, també integra una funció de retroalimentació de parell, que permet una cooperació humana-máquina més segura. L'aplicació d'aquestes tecnologies innovadores està impulsant el desenvolupament de sistemes de transmissió de robots industrials cap a un major rendiment i un menor cost.