Nas modernas linhas de produção industrial, os robôs industriais realizam tarefas com alta repetibilidade e rigorosos requisitos de precisão. A chave para a operação estável desses dispositivos ininterruptos 24- horas está em um sistema de transmissão mecânica preciso. Este artigo se aprofundará nas principais tecnologias e aplicações práticas dos sistemas de transmissão de robôs industriais.
Características e aplicações de métodos comuns de transmissão
O sistema de transmissão de robôs industriais consiste em múltiplos modos de transmissão, cada um com seu desempenho único e cenários aplicáveis.
A transmissão por engrenagens é um dos métodos de transmissão mais amplamente utilizados. Ele transmite potência por meio do engrenamento entre as engrenagens, com uma eficiência de transmissão superior a 98% e pode alcançar controle de movimento de alta-precisão. Na estação de soldagem na fabricação de automóveis, o braço robótico depende da transmissão de engrenagens de precisão para concluir tarefas de soldagem com uma precisão de repetibilidade de ± 0,1 milímetros. No entanto, a transmissão de engrenagens requer uma precisão de instalação extremamente alta, e erros excessivos de montagem podem levar ao aumento do ruído operacional e ao desgaste anormal, exigindo técnicos profissionais para instalação e depuração.
As correias síncronas são o tipo mais comum de transmissão por correia, comumente usadas em cenários-sensíveis a ruído e a custos-. Por exemplo, o robô de classificação na linha de produção de embalagens de alimentos adota acionamento por correia síncrona, que pode garantir uma velocidade de classificação dezenas de vezes por minuto e controlar o ruído operacional abaixo de 60 decibéis. No entanto, existem defeitos inerentes à transmissão da correia, que podem facilmente causar deslizamento quando sobrecarregados ou sujeitos a impactos significativos na partida, limitando sua aplicação em cenários-de serviço pesado.
A transmissão por corrente tornou-se a escolha preferida para robôs-de movimentação pesada devido à sua excelente capacidade-de carga. Em-transelevadores pesados em armazéns logísticos, a transmissão por corrente de roletes pode facilmente transmitir centenas de metros de Newton de torque, alcançando a elevação vertical de mercadorias com toneladas. Porém, a corrente necessita de lubrificação e manutenção regulares, caso contrário o passo pode ficar mais longo devido ao desgaste, afetando a precisão da transmissão e até causando quebra.
A transmissão por engrenagem helicoidal tem características exclusivas de-travamento automático e é comumente usada em situações em que a manutenção da posição é necessária. Por exemplo, a plataforma rotativa do robô pulverizador adota transmissão por engrenagem helicoidal para travar automaticamente sua posição em caso de falha de energia, evitando acidentes de segurança causados pelo balanço acidental da pistola pulverizadora. Mas a sua eficiência de transmissão é relativamente baixa, geralmente em torno de 70% -80%.
Projeto colaborativo do sistema de transmissão
O sistema de transmissão de um robô industrial de seis eixos é uma integração de múltiplas tecnologias. O servo motor fornece potência, o redutor é responsável por reduzir a velocidade e aumentar o torque, e componentes como engrenagens e acoplamentos completam a transmissão de potência e conversão de movimento.
Diferentes peças escolhem diferentes esquemas de transmissão com base nas características de carga: a base do robô geralmente utiliza redutores RV, que possuem estrutura compacta e podem suportar até 1500N·m de torque; Devido ao espaço limitado na área do pulso, são comumente usados redutores harmônicos, que têm um volume de apenas um{1}}terço do dos redutores RV da mesma especificação, mas podem atingir uma precisão de posicionamento de ± 15 minutos de arco; O efetor final pode ser acionado por uma correia microssíncrona para atender aos requisitos de movimento flexível e leve.
Na linha de montagem de automóveis, o projeto do sistema de transmissão de um determinado modelo de robô é altamente representativo: a base adota uma estrutura de folga dupla das engrenagens, que elimina a folga das engrenagens por meio do pré-aperto e atinge rotação de folga zero; O braço utiliza pares de parafusos esféricos e guias lineares para obter posicionamento em nível milimétrico para movimento linear; O redutor harmônico da articulação do punho, combinado com rolamentos de alta{0}}precisão, pode atingir um ajuste fino de ± 0,02 graus.
Equilibrando desempenho e custo
O projeto de sistemas de transmissão de robôs industriais sempre equilibra precisão, vida útil e custo. O erro de transmissão de redutores harmônicos de alta{1}}precisão pode ser controlado em 1 minuto de arco, mas a complexa estrutura flexível da roda leva a altos custos de fabricação e requer o uso de materiais especiais de liga de aço. No campo da fabricação de semicondutores, o custo anual de manutenção de redutores harmônicos para robôs de manuseio de wafers chega a 300.000 yuans, representando 40% do custo total de manutenção do equipamento.
Para aplicações industriais em geral, os engenheiros dão maior ênfase à economia-efetiva. Ao otimizar o processo de tratamento térmico das engrenagens, usando materiais de alta resistência-ao desgaste e combinando com graxa lubrificante-de longa duração, o ciclo de manutenção pode ser estendido para mais de 3.000 horas. O robô de soldagem a ponto em uma determinada oficina de soldagem automotiva foi aprimorado para alcançar uma operação contínua-livre de falhas por 20.000 horas, reduzindo efetivamente os custos de manutenção por tempo de inatividade.
A manutenção e conservação adequadas são cruciais para prolongar a vida útil do sistema de transmissão. Uma determinada fábrica de processamento de alimentos implementa estritamente o sistema de troca do óleo lubrificante do redutor a cada 2.000 horas. Um robô paletizador funciona continuamente há 8 anos e ainda mantém um bom desempenho, que é 30% maior que o ciclo de manutenção convencional.
Tendências de desenvolvimento tecnológico
Com o desenvolvimento da automação industrial, os sistemas de transmissão mecânica estão evoluindo em direção à inteligência e à integração. O redutor inteligente com sensores{1}}integrados pode monitorar temperatura, vibração e outros parâmetros em tempo real e fazer upload de dados para o sistema de gerenciamento por meio da tecnologia IoT para obter manutenção preditiva. A aplicação de materiais auto{3}lubrificantes estende o intervalo de manutenção dos componentes da transmissão para mais de 10.000 horas.
O design integrado integra componentes como motores, redutores, codificadores, etc., em um módulo. Ao mesmo tempo em que reduz em 40% o volume do módulo conjunto de uma determinada marca de robô colaborativo, ele também integra uma função de feedback de torque, permitindo uma cooperação homem-máquina mais segura. A aplicação destas tecnologias inovadoras está impulsionando o desenvolvimento de sistemas de transmissão de robôs industriais em direção a maior desempenho e menor custo.