Industriële robots Ze worden veel gebruikt in de industriële productie, zoals de automobielindustrie, de productie van elektrische apparaten, de voedingsmiddelenindustrie, enzovoort. Ze kunnen repetitieve mechanische handelingen vervangen en zijn machines die op hun eigen kracht en besturingsmogelijkheden vertrouwen om verschillende functies uit te voeren. Ze kunnen menselijke commando's aansturen en ook werken volgens voorgeprogrammeerde programma's. Nu bespreken we de belangrijkste basiscomponenten vanindustriële robots.
1. Onderwerp
De belangrijkste machineonderdelen zijn de machinebasis en het aandrijfmechanisme, waaronder de grote arm, onderarm, pols en hand, die samen een mechanisch systeem met meerdere vrijheidsgraden vormen. Sommige robots hebben ook een loopmechanisme.Industriële robotsDe pols heeft doorgaans 6 of zelfs meer bewegingsvrijheidsgraden.
2. Aandrijfsysteem
Het aandrijfsysteem vanindustriële robotsAandrijfsystemen worden op basis van de krachtbron onderverdeeld in drie categorieën: hydraulisch, pneumatisch en elektrisch. Deze drie typen kunnen, afhankelijk van de vereisten, ook gecombineerd worden tot een samengesteld aandrijfsysteem. Of ze kunnen indirect aangedreven worden via mechanische transmissiemechanismen zoals synchrone riemen, tandwieloverbrengingen en tandwielen. Het aandrijfsysteem bestaat uit een aandrijfmechanisme en een transmissiemechanisme, die samen de bijbehorende bewegingen van het mechanisme uitvoeren. Elk van deze drie basistypen aandrijfsystemen heeft zijn eigen kenmerken. De huidige meest gangbare optie is het elektrische aandrijfsysteem. Door hun lage inertie worden AC- en DC-servomotoren met een hoog koppel en de bijbehorende servoaandrijvingen (AC-frequentieomvormers, DC-pulsbreedtemodulatoren) veelvuldig gebruikt. Dit type systeem vereist geen energieomzetting, is gebruiksvriendelijk en biedt een nauwkeurige aansturing. De meeste motoren vereisen een verfijnd transmissiemechanisme: een reductiekast. De tandwielen van deze reductiekast gebruiken een snelheidsomvormer om het aantal omwentelingen van de motor te reduceren tot het gewenste aantal omwentelingen, waardoor een groter koppel wordt verkregen. Dit resulteert in een lagere snelheid en een hoger koppel. Bij een grote belasting is het verhogen van het vermogen van de servomotor zeer kosteneffectief en kan het uitgangskoppel binnen een geschikt snelheidsbereik worden verhoogd. Servomotoren zijn gevoelig voor warmteontwikkeling en laagfrequente trillingen bij lage frequenties. Langdurig en repetitief gebruik is niet bevorderlijk voor een nauwkeurige en betrouwbare werking. De aanwezigheid van een precisiereductiekast maakt het mogelijk dat de servomotor op een geschikte snelheid werkt, waardoor de stijfheid van de machinebehuizing wordt versterkt en een groter koppel wordt geleverd. Er zijn momenteel twee gangbare reductiekasten: de harmonische reductiekast en de RV-reductiekast.
3. Besturingssysteem
DerobotbesturingssysteemHet besturingssysteem is het brein van de robot en de belangrijkste factor die de functies en eigenschappen van de robot bepaalt. Het besturingssysteem stuurt commando's naar het aandrijfsysteem en het uitvoeringsmechanisme op basis van het ingevoerde programma en stuurt deze aan. De belangrijkste taak van de robot is...industriële robot Besturingstechnologie is bedoeld om het bewegingsbereik, de houding, het traject en de actietijd te controleren.industriële robotHet is geschikt voor gebruik in de werkomgeving. Het kenmerkt zich door eenvoudige programmering, bediening via een softwaremenu, een gebruiksvriendelijke interface, online bedieningsaanwijzingen en gebruiksgemak. Het besturingssysteem vormt de kern van de robot en relevante buitenlandse bedrijven zijn nauw betrokken bij onze experimenten. De afgelopen jaren is, dankzij de ontwikkeling van de microelektronicatechnologie, de prestatie van microprocessoren steeds verder verbeterd en de prijs steeds verder gedaald. Er zijn nu 32-bits microprocessoren op de markt die slechts 1 tot 2 dollar kosten. Deze kosteneffectieve microprocessoren hebben nieuwe ontwikkelingsmogelijkheden gecreëerd voor robotcontrollers, waardoor het mogelijk is om goedkope, krachtige robotcontrollers te ontwikkelen. Om ervoor te zorgen dat het systeem over voldoende reken- en opslagcapaciteit beschikt, zijn robotcontrollers tegenwoordig meestal opgebouwd uit krachtige chips uit de ARM-, DSP-, POWERPC- en Intel-series. Omdat de functies en mogelijkheden van bestaande universele chips niet volledig voldoen aan de eisen van sommige robotsystemen op het gebied van prijs, functionaliteit, integratie en interfaces, is er een groeiende vraag naar SoC-technologie (System on Chip) in robotsystemen. De processor is geïntegreerd met de benodigde interfaces, wat het ontwerp van de randapparatuur van het systeem vereenvoudigt, de systeemgrootte verkleint en de kosten verlaagt. Actel integreert bijvoorbeeld NEOS- of ARM7-processorkernen in zijn FPGA-producten om een compleet SoC-systeem te vormen. Wat betreft robotcontrollers is het onderzoek hier voornamelijk geconcentreerd in de Verenigde Staten en Japan, waar al volwassen producten bestaan, zoals die van het Amerikaanse bedrijf DELTATAU en het Japanse Pengli Co., Ltd. Hun bewegingscontrollers gebruiken DSP-technologie als kern en hanteren een open structuur op basis van een pc. 4. Eindeffector De eindeffector is een onderdeel dat is verbonden met het laatste gewricht van de manipulator. Deze wordt doorgaans gebruikt om objecten vast te pakken, verbinding te maken met andere mechanismen en de benodigde taken uit te voeren. Robotfabrikanten ontwerpen of verkopen over het algemeen geen eindeffectoren; in de meeste gevallen leveren ze alleen een eenvoudige grijper. Meestal is de eindeffector gemonteerd op de 6-assige flens van de robot om taken in een bepaalde omgeving uit te voeren, zoals lassen, schilderen, lijmen en het laden en lossen van onderdelen. Dit zijn taken die robots moeten kunnen uitvoeren.
Overzicht van servomotoren Een servodriver, ook wel "servocontroller" of "servoversterker" genoemd, is een controller die wordt gebruikt om servomotoren aan te sturen. De functie ervan is vergelijkbaar met die van een frequentieomvormer bij gewone wisselstroommotoren en het is onderdeel van het servosysteem. Over het algemeen wordt de servomotor aangestuurd via drie methoden: positie, snelheid en koppel, om een zeer nauwkeurige positionering van het aandrijfsysteem te bereiken.
1. Classificatie van servomotoren Het wordt onderverdeeld in twee categorieën: gelijkstroom- en wisselstroomservomotoren.
AC-servomotoren worden verder onderverdeeld in asynchrone servomotoren en synchrone servomotoren. Momenteel vervangen AC-systemen geleidelijk aan DC-systemen. In vergelijking met DC-systemen hebben AC-servomotoren de voordelen van een hoge betrouwbaarheid, goede warmteafvoer, een klein traagheidsmoment en het vermogen om onder hoge druk te werken. Omdat er geen borstels en tandwielen zijn, is een AC-servosysteem ook een borstelloos servosysteem. De motoren die erin worden gebruikt, zijn kooianker-asynchrone motoren en permanentmagneet-synchrone motoren met een borstelloze structuur. 1) DC-servomotoren worden onderverdeeld in motoren met koolborstels en borstelloze motoren.
①Geborstelde motoren hebben lage kosten, een eenvoudige structuur, een groot startkoppel, een breed snelheidsbereik en zijn gemakkelijk te bedienen. Ze vereisen wel onderhoud, maar dat is eenvoudig (het vervangen van de koolborstels). Daarnaast produceren ze elektromagnetische interferentie, stellen ze eisen aan de gebruiksomgeving en worden ze doorgaans gebruikt in kostenefficiënte, algemene industriële en civiele toepassingen.
②Borstelloze motoren zijn klein en licht van gewicht, met een hoog vermogen en een snelle respons. Ze hebben een hoge snelheid en een lage inertie, een stabiel koppel en een soepele rotatie. De besturing is complex en intelligent. De elektronische commutatiemethode is flexibel. Er kan worden gecommuteerd met een blokgolf of een sinusgolf. De motor is onderhoudsvrij en efficiënt. Energiezuinig, lage elektromagnetische straling, lage temperatuurstijging en een lange levensduur, geschikt voor diverse omgevingen.
2. Kenmerken van verschillende typen servomotoren
1) Voordelen en nadelen van een DC-servomotor Voordelen: nauwkeurige snelheidsregeling, zeer sterke koppel- en snelheidskarakteristieken, eenvoudig bedieningsprincipe, gebruiksvriendelijk en voordelig. Nadelen: borstelwisseling, snelheidslimiet, extra weerstand, vorming van slijtagepartikels (niet geschikt voor stofvrije en explosiegevaarlijke omgevingen)
2) Voordelen en nadelen van een AC-servomotor Voordelen: goede snelheidsregeling, soepele regeling over het gehele snelheidsbereik, vrijwel geen trillingen, hoog rendement van meer dan 90%, minder warmteontwikkeling, snelle snelheidsregeling, zeer nauwkeurige positiecontrole (afhankelijk van de nauwkeurigheid van de encoder), binnen het nominale werkgebied kan een constant koppel worden bereikt, lage inertie, laag geluidsniveau, geen slijtage van de koolborstels en onderhoudsvrij (geschikt voor stofvrije en explosiegevaarlijke omgevingen). Nadelen: De besturing is complexer, de parameters van de driver moeten ter plaatse worden aangepast en de PID-parameters moeten worden bepaald, en er zijn meer aansluitingen nodig. De meeste servoaandrijvingen gebruiken momenteel digitale signaalprocessoren (DSP's) als besturingskern. Deze kunnen relatief complexe besturingsalgoritmen implementeren en zorgen voor digitalisering, netwerken en intelligentie. Vermogensregelaars gebruiken over het algemeen aandrijfcircuits met intelligente vermogensmodules (IPM's) als kern. De IPM integreert het aandrijfcircuit en beschikt over foutdetectie- en beveiligingscircuits voor bijvoorbeeld overspanning, overstroom, oververhitting en onderspanning. Ook wordt software toegevoegd aan het hoofdcircuit, zoals een startcircuit, om de impact van het opstartproces op de aandrijving te minimaliseren. De vermogensregelaar zet eerst de driefasige netspanning om in gelijkstroom via een driefasige volbruggelijkrichter. Deze gelijkgerichte driefasige netspanning wordt vervolgens door een driefasige sinusvormige PWM-spanningsomvormer omgezet in frequentie om een driefasige synchrone AC-servomotor met permanente magneet aan te drijven. Het gehele proces van de vermogensregelaar kan eenvoudigweg worden omschreven als het AC-DC-AC-proces. Het belangrijkste topologische circuit van de gelijkrichtereenheid (AC-DC) is een driefasige volbruggelijkrichter zonder besturing.
Explosietekening van een harmonische reducer Het Japanse bedrijf Nabtesco had 6 tot 7 jaar nodig, van het voorstellen van het RV-ontwerp begin jaren tachtig tot een aanzienlijke doorbraak in het onderzoek naar RV-reductoren in 1986. Nantong Zhenkang en Hengfengtai, die als eersten in China resultaten boekten, deden er eveneens 6 tot 8 jaar over. Betekent dit dat onze lokale bedrijven geen kansen hebben? Het goede nieuws is dat Chinese bedrijven na jarenlange inspanningen eindelijk enkele doorbraken hebben bereikt.
*Dit artikel is overgenomen van internet; neem contact met ons op als er sprake is van inbreuk op het auteursrecht.
Geplaatst op: 15 september 2023
