การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมไม่เพียงแต่ต้องใช้อุปกรณ์ขับเคลื่อนที่เชื่อถือได้เท่านั้น แต่ยังต้องใช้หน่วยส่งกำลังที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้ได้รับการควบคุมที่แม่นยำอีกด้วย ทั้งสองส่วนนี้เป็นส่วนสำคัญของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมนอกเหนือจากตัวเครื่องเชิงกล บทความนี้จะแนะนำอุปกรณ์ขับเคลื่อนและหน่วยส่งกำลังของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เพื่อช่วยให้คุณเข้าใจส่วนประกอบสำคัญเหล่านี้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น
อุปกรณ์ขับขี่
อุปกรณ์ขับเคลื่อนเป็นแหล่งพลังงานของแขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ซึ่งช่วยให้ส่วนต่างๆ ของแขน (รวมถึงร่างกาย แขน ข้อมือ และมือ) สามารถเคลื่อนไหวได้ โดยทั่วไปหุ่นยนต์อุตสาหกรรมใช้วิธีการขับขี่พื้นฐานสามประเภท ได้แก่ ระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก ระบบขับเคลื่อนด้วยลม และ ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า ปัจจุบันระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม โดยเซอร์โวมอเตอร์ AC เป็นตัวเลือกที่ใช้กันมากที่สุด การจัดเรียงอุปกรณ์ขับเคลื่อนมักจะเป็นข้อต่อเดียวที่สอดคล้องกับไดรเวอร์หนึ่งตัว ซึ่งช่วยให้ควบคุมได้อย่างแม่นยำและเคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในปัจจุบัน ยกเว้นหุ่นยนต์บางตัวที่มีความแม่นยำในการเคลื่อนที่ต่ำ โหลดหนัก หรือข้อกำหนดในการป้องกันการระเบิด-ที่ใช้ไดรฟ์ไฮดรอลิกและนิวแมติก หุ่นยนต์อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้ไดรฟ์ไฟฟ้า ซึ่งเซอร์โวมอเตอร์ AC ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด และโครงร่างไดรเวอร์ส่วนใหญ่ใช้ข้อต่อเดียวและไดรเวอร์หนึ่งตัว
หน่วยส่งกำลัง
หน่วยส่งกำลังเป็นส่วนประกอบเสริมของอุปกรณ์ขับเคลื่อน ซึ่งมีหน้าที่ในการส่งการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์ขับเคลื่อนไปยังส่วนต่างๆ ของแขนหุ่นยนต์ เพื่อให้แน่ใจว่าเอนด์เอฟเฟกต์สามารถบรรลุตำแหน่งและท่าทางที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ
โดยทั่วไปหุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะใช้ตัวลดขนาดเป็นหน่วยส่งกำลังเชิงกล ซึ่งมีข้อกำหนดเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบกับตัวลดแบบทั่วไป ข้อต่อลดข้อต่อของหุ่นยนต์ต้องมีคุณสมบัติบางอย่าง เช่น โซ่ส่งกำลังสั้น ขนาดเล็ก กำลังสูง น้ำหนักเบา และควบคุมได้ง่าย คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้หุ่นยนต์ควบคุมการเคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หลักการทำงาน
เมื่อติดตั้งเครื่องกำเนิดคลื่นในล้อแบบยืดหยุ่น จะบังคับให้โปรไฟล์ของล้อแบบยืดหยุ่นเปลี่ยนจากวงกลมเป็นวงรี ฟันที่อยู่ใกล้กับปลายแกนยาวจะเข้าปะทะกับฟันของล้อแข็งจนสุด (โดยปกติประมาณ 30% ของฟันจะอยู่ในสถานะตาข่าย) ในขณะที่ฟันที่อยู่ใกล้ปลายแกนสั้นจะหลุดออกจากล้อแข็งอย่างสมบูรณ์ ฟันในส่วนอื่นๆ ของเส้นรอบวงจะอยู่ในสถานะเปลี่ยนผ่านของการเคลื่อนตัวและการหลุดออก เมื่อเครื่องกำเนิดคลื่นหมุนอย่างต่อเนื่องในทิศทางที่กำหนด การเสียรูปของล้อที่ยืดหยุ่นจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ส่งผลให้สถานะการประกบระหว่างล้อที่ยืดหยุ่นและล้อที่แข็งสลับระหว่างการที่ตาข่ายเข้า การที่ตาข่ายออก การปลดออก และ-การที่ตาข่ายใหม่... กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำอีกครั้ง และจำนวนฟันภายนอกของล้อที่มีความยืดหยุ่นนั้นน้อยกว่าจำนวนฟันภายในของล้อที่แข็ง ดังนั้นจึงสามารถหมุนล้อที่ยืดหยุ่นได้ช้าเมื่อเทียบกับล้อที่แข็งในทิศทางตรงกันข้ามของเครื่องกำเนิด
อุปกรณ์นี้ควบคุมการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ได้โดยการเปลี่ยนรูปร่างของล้อที่ยืดหยุ่นและปฏิสัมพันธ์ระหว่างฟันและล้อที่แข็งเพื่อให้เกิดการหมุน กระบวนการนี้ทำซ้ำอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวทางกลที่ต้องการ
คุณสมบัติ
(1) โครงสร้างเรียบง่าย ขนาดเล็ก และน้ำหนักเบา เมื่อเปรียบเทียบกับตัวลดธรรมดาที่มีอัตราส่วนการส่งผ่านที่เทียบเคียงได้ ปริมาตรและน้ำหนักจะลดลงประมาณ 1/3 หรือมากกว่า
(2) ช่วงอัตราการส่งข้อมูลมีขนาดใหญ่ อัตราส่วนการส่งผ่านของตัวลดฮาร์มอนิกสเตจเดียว-คือ 50-300 โดยมีค่าที่ต้องการเป็น 75-250 อัตราส่วนการส่งผ่านของตัวลดฮาร์มอนิกแบบไบโพลาร์อยู่ระหว่าง 3,000 ถึง 60,000
(3) การประกบฟันหลายซี่พร้อมกัน ความแม่นยำในการส่งผ่านสูง และความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกสูง-
(4) การเคลื่อนไหวที่ราบรื่น ไม่มีผลกระทบ และมีเสียงรบกวนต่ำ การประกบและการหลุดออกระหว่างเฟืองของตัวลดฮาร์มอนิกจะค่อยๆ เข้าและออกระหว่างฟันที่แข็งเมื่อล้อที่ยืดหยุ่นเปลี่ยนรูป ในระหว่างกระบวนการประกบ ฟันจะสัมผัสกัน และความเร็วการสลิปมีขนาดเล็กโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงกะทันหัน
(5) ประสิทธิภาพการส่งข้อมูลสูง สามารถบรรลุการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง-
(6) สามารถส่งผ่านเฟืองท้ายได้ สมมติว่าเครื่องกำเนิดคลื่นและล้อแข็งถูกขับเคลื่อน และล้อที่ยืดหยุ่นถูกขับเคลื่อน ในกรณีดังกล่าว สามารถสร้างกลไกการส่งผ่านแบบดิฟเฟอเรนเชียลเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระหว่างสภาพการทำงานที่เร็วและช้าได้
2. ตัวลด RV
1) โครงสร้าง
เมื่อเปรียบเทียบกับตัวลดฮาร์มอนิกแล้ว การส่งผ่าน RV ไม่เพียงแต่มีความแข็งแรงเมื่อยล้า ความแข็ง และอายุการใช้งานที่สูงกว่าเท่านั้น แต่ยังมีความแม่นยำของฮิสเทรีซิสที่เสถียรอีกด้วย ต่างจากฮาร์มอนิกไดรฟ์ เนื่องจากเวลาการใช้งานเพิ่มขึ้น ความแม่นยำในการเคลื่อนที่จะลดลงอย่างมาก ดังนั้น ตัวลด RV มักจะใช้ใน-หุ่นยนต์ขับเคลื่อนที่มีความแม่นยำสูง และมีแนวโน้มว่าจะค่อยๆ เข้ามาแทนที่ตัวลดฮาร์มอนิก แผนผังของโครงสร้างตัวลด RV แสดงในรูปด้านล่าง ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น เกียร์ซันเกียร์ (ล้อกลาง) เกียร์ดาวเคราะห์ แขนหมุน (เพลาข้อเหวี่ยง) แบริ่งแขนหมุน เกียร์ไซโคลลอยด์ (เกียร์ RV) ฟันเข็ม ดิสก์แข็ง และดิสก์เอาท์พุต
2) หลักการทำงาน
1 การชะลอความเร็วขั้นแรก: ประการแรก การเคลื่อนที่แบบหมุนของมอเตอร์จะถูกส่งไปยังเฟืองดาวเคราะห์แบบหมุนวนสองตัวผ่านเพลาเฟืองหรือซันเกียร์ กระบวนการนี้เปรียบเสมือนเกียร์ขนาดใหญ่ที่ส่งกำลังไปยังเกียร์เล็กสองตัว ทำให้เกิดการลดความเร็วขั้นแรก
② การชะลอตัวขั้นที่สอง: ต่อไป เฟืองดาวเคราะห์จะเริ่มหมุนและขับเฟืองไซโคลลอยด์ออกจากกัน 180 องศาผ่านเพลาข้อเหวี่ยง นี่เป็นเหมือนเฟืองไซโคลิดสมมาตรคู่หนึ่งที่มีปฏิสัมพันธ์กัน โดยเฟืองหนึ่งเริ่มหมุนไปรอบ ๆ เฟืองอีกอันหนึ่ง จึงเสร็จสิ้นการชะลอตัวขั้นที่สอง
3 การเคลื่อนที่แบบหมุน: ในระหว่างกระบวนการนี้ เฟืองไซโคลิดจะต้องได้รับแรงจากฟันเข็มที่อยู่กับที่บนตัวเรือนฟันเข็มในระหว่างการปฏิวัติ แรงนี้จะทำให้ล้อไซโคลิดเกิดการเคลื่อนที่แบบหมุนตรงข้ามกับทิศทางการโคจรของมัน เช่นเดียวกับการหมุน
④ กลไกเอาท์พุต: ในที่สุด การหมุนของเฟืองไซโคลลอยด์จะถูกส่งด้วยความเร็วคงที่ไปยังดิสก์เบรกแข็งและดิสก์เอาท์พุตผ่านเพลาข้อเหวี่ยงสองตัว สิ่งนี้สร้างกลไกเอาท์พุตความเร็วเชิงมุมเท่ากันของสี่เหลี่ยมด้านขนาน โดยส่งสัญญาณการเคลื่อนไหวไปยังส่วนอื่น ๆ ของหุ่นยนต์
อุปกรณ์ส่งสัญญาณ RV จะแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนที่หุ่นยนต์ต้องการ ผ่านการโต้ตอบที่ซับซ้อนเหล่านี้ ดังนั้นจึงบรรลุการชะลอตัวที่มีประสิทธิภาพและการควบคุมที่แม่นยำ
3) ลักษณะ
(1) ช่วงอัตราการส่งข้อมูลกว้างและประสิทธิภาพการส่งผ่านสูง
(2) ความแข็งเชิงบิดนั้นสูง มากกว่ากลไกเอาท์พุตของตัวลดตะไลไซโคลลอยด์ทั่วไปมาก
(3) ที่แรงบิดที่กำหนด ฮิสเทรีซิสแบบยืดหยุ่นจะมีขนาดเล็ก
(4) เมื่อส่งแรงบิดและกำลังเท่ากัน ตัวลด RV จะมีขนาดเล็กกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับตัวลดอื่น ๆ
ทำความเข้าใจอุปกรณ์ขับเคลื่อนและหน่วยส่งกำลังของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม
การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมไม่เพียงแต่ต้องใช้อุปกรณ์ขับเคลื่อนที่เชื่อถือได้เท่านั้น แต่ยังต้องใช้หน่วยส่งกำลังที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้ได้รับการควบคุมที่แม่นยำอีกด้วย บทความนี้จะแนะนำอุปกรณ์ขับเคลื่อนและหน่วยส่งกำลังของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เพื่อช่วยให้คุณเข้าใจส่วนประกอบสำคัญเหล่านี้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น
อุปกรณ์ขับเคลื่อนและหน่วยส่งกำลังของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเป็นส่วนประกอบสำคัญในการบรรลุการเคลื่อนไหวที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำ นอกจากนี้การเลือกและการกำหนดค่ายังมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพและการใช้งานของหุ่นยนต์ วิธีการขับเคลื่อนและการส่งผ่านประเภทต่างๆ เหมาะสำหรับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแต่ละประเภท การเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมตามความต้องการเฉพาะจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความแม่นยำของการทำงานของหุ่นยนต์