Состав и виды приводов промышленных роботов
Привод – это совокупность устройств, которые предназначены для приведение в действие машины и механизма.
В функциональном отношении привод помещается между устройствами управления промышленным роботом и звеньями манипуляционной систем, как показано на примере структурной схемы ниже.
Рисунок 1. Структурная схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В общем случае в состав привода промышленного робота входят энергетическая установка или преобразователь энергии двигателей, передаточные механизмы и блоки управления двигателями. Ко всем типам приводов для промышленных роботов предъявляются специальные требования, основными из которых являются:
- Минимальные вес и габариты.
- Повышенные статические, динамические и энергетические характеристики.
- Легкость регулирования в большом диапазоне скоростей.
- Реверсивность.
- Большой ресурс.
- Плавность движений.
- Стабильность характеристик в большом диапазоне нагрузок.
- Фиксация положения звена в случае отключения привода.
- Независимость характеристик от температуры.
Особенность приводов промышленных роботов - взаимосвязанная групповая работа приводов всех степеней подвижности. По степени управляемости различают следующие типы приводов для промышленных роботов:
- Нерегулируемые, которые обеспечивают движение звеньев с одной рабочей скоростью.
- Регулируемые, которые обеспечивают заданную скорость движения при изменяющихся параметрах привода.
- Следящие, которые обеспечивают перемещение звена с заданной точностью при произвольном задающем сигнале.
- Адаптивные, которые способны автоматически выбирать оптимальные параметры управления при изменений условий эксплуатации.
Силовые модули манипуляторов промышленных роботов могут иметь различные типы приводов - гидравлические, электрические, пневматические, комбинированные. Самыми удобными считаются электрические, потому что гидравлические и пневматические склонны к утечкам рабочего тела и требуют специальных станций питания, которые издают шум. Помимо двигателя в состав привода входят передаточные устройства, усилители мощности, корректирующие цепи, датчики обратных связей по положению и скорости, а в некоторых случаях - силомоментные датчики. Наличие такого оборудования необходимо в замкнутых следящих приводах для контурных и контурно-позиционных систем управления. К основным параметрам приводов промышленных роботов относятся мощность, точность и быстродействие отработки командных сигналов.
Сравнительная характеристика приводов промышленных роботов
Для промышленного робота при его конструировании наиболее существенным является вид используемой энергии в приводе. Так, привод может быть электрическим, гидравлическим или пневматическим. Пневматические приводы используются в 20-30 % серийно выпускаемых промышленных роботов. Они применяются в легких и средних роботах при степени подвижности 2-3. Погрешность позиционирования таких приводов не превышает 0,1 миллиметра. Скорость ведомого звена привода при линейном перемещении может достигать 1000 миллиметров в секунду, а при угловом 60 оборотов в минуту. Пневматические приводы имеют простую конструкцию и низкую стоимость, но при этом достаточно надежны в работе.
Гидравлические приводы применяются в 30 % серийно выпускаемых тяжелых и средних промышленных роботов, со степенями свободы 3-4. Погрешность позиционирования гидравлических приводов составляет 0,5 миллиметра, скорость линейного перемещения может достигать 1200 миллиметров в секунду. У таких приводов сложная конструкция, высокая стоимость производства и эксплуатации. Они обладают хорошей регулировочной способностью и используются в промышленных роботах с контурным и позиционным режимом работы.
Электрические приводы используются в 40-50 % серийно выпускаемых промышленных роботов средней грузоподъемностью со степенями свободы 3-6. Точность позиционирования электрических приводов составляет 0,5 миллиметра. Они применяются в контурном и позиционном режимах работы. К преимуществам электрических приводов относятся высокая экономичность, удобство сборки, высокий коэффициент полезного действия, а также хорошие регулировочные свойства. В большинстве случаев в электрических приводах используются синхронные, шаговые, а также двигатели постоянного тока. Реже применяются асинхронные двигатели, причина этого - трудоемкость управления частотой вращения.
Комбинированные приводы позволяют использовать достоинства отдельных типов приводов. В промышленных условиях чаще всего применяются комбинации пневматического и гидравлического приводов, а также комбинация электрического и гидравлического приводов. В конструкция промышленных роботов пневмогидравлические приводы имеют ограниченное применение.
