בקווי ייצור תעשייתיים מודרניים, רובוטים תעשייתיים מבצעים משימות עם יכולת חזרה גבוהה ודרישות דיוק קפדניות. המפתח לפעולה יציבה של 24-התקנים ללא הפסקה אלה טמון במערכת הילוכים מכנית מדויקת. מאמר זה יעמיק בטכנולוגיות הליבה והיישומים המעשיים של מערכות הולכה של רובוטים תעשייתיים.
מאפיינים ויישומים של שיטות שידור נפוצות
מערכת ההולכה של רובוטים תעשייתיים מורכבת ממספר מצבי שידור, כל אחד עם הביצועים הייחודיים שלו ותרחישים ישימים.
העברת הילוכים היא אחת משיטות ההעברה הנפוצות ביותר. הוא מעביר כוח דרך ההתערבות בין גלגלי שיניים, עם יעילות העברה של למעלה מ-98%, ויכול להשיג בקרת תנועה-בדיוק גבוה. בתחנת הריתוך בייצור רכב, הזרוע הרובוטית מסתמכת על העברת ציוד מדויק להשלמת משימות ריתוך עם דיוק חוזר של ±0.1 מילימטרים. עם זאת, העברת הילוכים דורשת דיוק התקנה גבוה במיוחד, ושגיאות מופרזות בהרכבה עלולות להוביל לרעש תפעול מוגבר ולבלאי חריג, המחייבים טכנאים מקצועיים להתקנה ואיתור באגים.
רצועות סינכרוניות הן הסוג הנפוץ ביותר של הנעת רצועה, בשימוש נפוץ בתרחישים רגישים לרעש-ותרחישים רגישים לעלות{{1}. כך למשל, רובוט המיון בקו הייצור של אריזות המזון מאמץ הנעת רצועה סינכרונית, שיכולה להבטיח מהירות מיון של עשרות פעמים בדקה ולשלוט ברעש ההפעלה מתחת ל-60 דציבלים. עם זאת, ישנם פגמים מובנים בתמסורת הרצועה, שעלולים לגרום בקלות להחלקה בעת עומס יתר או נתון לפגיעות התנעה משמעותיות, מה שמגביל את היישום שלה בתרחישים-כבדים.
כונן שרשרת הפך לבחירה המועדפת עבור רובוטים-לטיפול כבד, בשל כושר נשיאת העומס המעולה שלו-. במנופי ערימה כבדים-במחסנים לוגיסטיים, העברת שרשרת גלילה יכולה להעביר בקלות מאות מטרים של ניוטון של מומנט, ולהשיג הרמה אנכית של סחורה ברמת טון. עם זאת, השרשרת זקוקה לשימון ותחזוקה שוטפים, אחרת הגובה עלול להתארך עקב בלאי, להשפיע על דיוק ההולכה ואף לגרום לשבירה.
לתיבת הילוכים תולעת יש מאפייני נעילה-עצמית ייחודיים והיא משמשת בדרך כלל במצבים שבהם נדרשת תחזוקת מיקום. לדוגמה, הפלטפורמה הסיבובית של רובוט הריסוס מאמצת העברת הילוכים תולעת כדי לנעול אוטומטית את מיקומה במקרה של הפסקת חשמל, ולמנוע תאונות בטיחות הנגרמות מהנפה מקרית של אקדח הריסוס. אבל יעילות ההולכה שלו נמוכה יחסית, בדרך כלל בסביבות 70% -80%.
תכנון שיתופי של מערכת השידור
מערכת ההולכה של רובוט תעשייתי שישה צירים היא שילוב של טכנולוגיות מרובות. מנוע הסרוו מספק תפוקת כוח, המפחית אחראי על הפחתת המהירות והגדלת המומנט, ורכיבים כגון גלגלי שיניים ומצמדים משלימים העברת כוח והמרת תנועה.
חלקים שונים בוחרים תוכניות שידור שונות המבוססות על מאפייני עומס: בסיס הרובוט משתמש בדרך כלל במפחיתי RV, בעלי מבנה קומפקטי ויכולים לעמוד במומנט של עד 1500N · מ'; בשל מקום מוגבל באזור שורש כף היד, נעשה שימוש נפוץ במפחיתים הרמוניים, בעלי נפח רק-שליש מזה של מפחיתי רכבי פנאי מאותו מפרט, אך יכולים להשיג דיוק מיקום של ± 15 דקות קשת; מפעיל הקצה עשוי להיות מונע על ידי חגורה מיקרו סינכרונית כדי לעמוד בדרישות תנועה גמישות וקלות משקל.
בפס הייצור של הרכב, תכנון מערכת ההילוכים של דגם מסוים של רובוט מייצג מאוד: הבסיס מאמץ מבנה מרווח הילוכים כפול, המבטל את החזרת הילוכים באמצעות הידוק מראש ומשיג סיבוב אפס גב; הזרוע העליונה משתמשת בזוגות ברגים כדוריים ובמדריכים ליניאריים כדי להשיג מיקום ברמה של מילימטר לתנועה ליניארית; המפחית ההרמוני של מפרק שורש כף היד, בשילוב עם מיסבים-בדיוק גבוה, יכולים להשיג התאמה עדינה של ± 0.02 מעלות.
איזון בין ביצועים לעלות
התכנון של מערכות ההולכה של רובוטים תעשייתיים מאזן תמיד דיוק, תוחלת חיים ועלות. ניתן לשלוט בשגיאת ההעברה של מפחיתים הרמוניים ברמת דיוק גבוהה- תוך דקת קשת אחת, אך מבנה הגלגלים הגמיש המורכב מוביל לעלויות ייצור גבוהות ודורש שימוש בחומרי פלדה מסגסוגת מיוחדים. בתחום ייצור המוליכים למחצה, עלות התחזוקה השנתית של מפחיתים הרמוניים לרובוטים לטיפול בפרוסים היא עד 300000 יואן, ומהווה 40% מסך עלות אחזקת הציוד.
עבור יישומים תעשייתיים כלליים, המהנדסים שמים דגש רב יותר על עלות-יעילות. על ידי אופטימיזציה של תהליך הטיפול בחום גלגלי שיניים, שימוש בחומרים עמידים-בבלאי גבוה, ושילוב עם גריז סיכה-לאורך זמן, ניתן להאריך את מחזור התחזוקה ליותר מ-3000 שעות. רובוט הריתוך הנקודתי בבית מלאכה מסוים לריתוך רכב שופר כדי להשיג פעולה רציפה -ללא תקלות למשך 20,000 שעות, מה שמפחית ביעילות את עלויות התחזוקה בזמן השבתה.
תחזוקה ותחזוקה נכונים הם חיוניים להארכת אורך החיים של מערכת ההולכה. מפעל מסוים לעיבוד מזון מיישם בקפדנות את המערכת של החלפת שמן הסיכה של המפחית כל 2000 שעות. רובוט משטחים פועל ברציפות כבר 8 שנים ועדיין שומר על ביצועים טובים, הארוכים ב-30% ממחזור התחזוקה הרגיל.
מגמות התפתחות טכנולוגיות
עם התפתחות האוטומציה התעשייתית, מערכות הילוכים מכניות מתפתחות לקראת אינטליגנציה ואינטגרציה. המפחית החכם עם חיישנים-מובנים יכול לנטר טמפרטורה, רטט ופרמטרים אחרים בזמן אמת, ולהעלות נתונים למערכת הניהול באמצעות טכנולוגיית IoT כדי להשיג תחזוקה חזויה. היישום של חומרי סיכה עצמיים- מאריך את מרווח התחזוקה של רכיבי ההילוכים ליותר מ-10,000 שעות.
עיצוב משולב משלב רכיבים כמו מנועים, מפחיתים, מקודדים וכו' במודול אחד. תוך הפחתת נפח המודול המשותף של מותג מסוים של רובוט שיתופי ב-40%, הוא גם משלב פונקציית משוב מומנט, המאפשרת שיתוף פעולה בטוח יותר של -המכונה. היישום של טכנולוגיות חדשניות אלו מניע את הפיתוח של מערכות הולכה של רובוטים תעשייתיים לקראת ביצועים גבוהים יותר ועלות נמוכה יותר.