Исполнительные механизмы

Приводы - это компоненты, которые обеспечивают усилие или крутящий момент для создания движения. Они крепятся к звеньям и соединениям с помощью сухожилий, шестерен, цепей, кулачков или валов, образуя основную приводную систему. Они подразделяются на электрические, гидравлические и пневматические.

Электрические приводы: Электрические приводы являются наиболее широко используемыми приводами для промышленных роботов. Наиболее распространенным типом электропривода является серводвигатель, питаемый от источника постоянного тока. Вращательное движение двигателя может быть преобразовано в линейное действие с помощью различных механических систем передачи, таких как ремни, тросы и цепи. Электрические приводы, создающие прямое линейное движение, также существуют в виде линейных двигателей и соленоидов. Основные типы электроприводов приведены ниже:

Серводвигатели: Этот тип электропривода работает через замкнутую систему или систему обратной связи, которая обрабатывает выходной сигнал для управления его положением, скоростью и ускорением.Двигатели, используемые в сервомеханизме, могут быть щеточным двигателем постоянного тока, бесщеточным двигателем постоянного тока, двигателями переменного тока и даже линейными двигателями. Сервомеханизм оснащен датчиком, преобразователем или потенциометром, называемым энкодером, который измеряет положение и скорость двигателя и преобразует их в электронный сигнал. Сигнал, цифровой или аналоговый, подается на усилитель и контроллер, который затем изменяет напряжение или частоту электроэнергии, подаваемой на двигатель.

Шаговые двигатели: В отличие от серводвигателя, шаговые двигатели не нуждаются в контуре обратной связи.Они работают за счет непрерывного включения и выключения полюсов статора, которые тянут полюса ротора. На полюса статора подается отдельное напряжение для вытягивания полюсов ротора и создания ступенчатого или индексирующего вращения. Ротор изготовлен из многослойного ферромагнитного материала с другим числом полюсов, чем у статора. Разница в количестве полюсов ротора и статора позволяет одновременно притягивать только один набор или пару полюсов. Контроллер и усилитель питают полюса в соответствии с запрограммированной скоростью двигателя. Шаговые двигатели проще серводвигателей, но менее мощные. При превышении нагрузки двигатель может пробуксовывать. Поскольку нет встроенного контура обратной связи, исправить отклонение невозможно.

Пневматические приводы: Пневматические приводы работают с использованием сжатого воздуха, обычно при давлении от 6 до 10 бар. Поток сжатого воздуха регулируется электромагнитными клапанами. Наиболее распространенными типами пневматических приводов являются цилиндры или поршни. Пневматический цилиндр имеет поршень, который выдвигается или втягивается при приложении давления внутри цилиндра. Одна сторона поршня соединена со штоком, который соединен с манипулятором робота. Возможны и другие способы соединения, такие как кабели и магниты. Величина создаваемого усилия зависит от давления и эффективной площади поршня.

Пневматические цилиндры могут быть одинарного или двойного действия. Цилиндр одностороннего действия имеет только одно входное отверстие, в котором сжатый воздух толкает поршень только в одном направлении. Обратный ход достигается за счет внешней силы, такой как сила пружины или сила тяжести. С другой стороны, цилиндр двойного действия имеет два отверстия на обоих концах цилиндра, которые действуют как впускные, так и выпускные отверстия. Сжатый воздух подается на один конец и выпускается на другой. Это позволяет поршню перемещаться и прилагать усилие в обоих направлениях. Менее распространенным типом пневмоцилиндра является телескопический цилиндр, который состоит из вложенных оболочек, которые расширяются при подаче сжатого воздуха. Телескопические цилиндры могут быть одинарного или двойного действия.

Для создания вращательного движения с помощью сжатого воздуха используются пневматические двигатели. Распространенными пневматическими двигателями являются вращающиеся лопасти и турбины. Вращающиеся лопасти работают за счет принудительного вытеснения воздуха при прохождении ротора. Турбины создают вращение, используя кинетическую энергию проходящего воздуха. Помимо пневматических цилиндров и двигателей, существуют другие типы пневматических приводов, такие как трубки, сильфоны и диафрагмы. Несмотря на различия в конструкции, они функционируют так же, как цилиндры и двигатели.

Гидравлические приводы: Гидравлические приводы работают так же, как и пневматические приводы.Единственными различиями являются величина создаваемого усилия, надежность конструкции, ее гидравлический контур и возможность сервоуправления. Гидравлические приводы могут прилагать очень большие усилия, подходящие для перевозки тяжелых грузов. Это можно объяснить несжимаемостью гидравлических жидкостей или масла. Давление может достигать 130 бар. Из-за высокого давления гидравлические приводы изготавливаются из очень толстых и жестких металлов. Плунжеры и поршни обработаны и герметизированы для предотвращения утечки жидкости.

Гидравлический привод

Пневматические контуры обычно разомкнуты, когда воздух не рециркулирует внутри системы. В гидравлических контурах жидкость возвращается в насосный агрегат, где масло фильтруется и охлаждается перед рециркуляцией. При сжатии под очень высоким давлением жидкость имеет тенденцию нагреваться, что может ускорить ее разложение.

Еще одной желательной характеристикой гидравлических приводов является их возможность сервоуправления. Пневматические цилиндры способны только полностью выдвигаться или втягиваться. С другой стороны, гидравлические цилиндры могут управляться сервоприводом, что позволяет точно регулировать длину и скорость их выдвижения.