Mikro slankiklių žingsninių variklių vaidmuo automatinėse robotų sistemose

Sparčiai besivystančioje automatizavimo srityje tikslumas, patikimumas ir kompaktiškas dizainas yra nepaprastai svarbūs. Nesuskaičiuojamų tikslių tiesinio judėjimo pritaikymų automatizuotose robotų sistemose pagrindas yra labai svarbus komponentas:Mikro slankiklio žingsninis variklisŠis integruotas sprendimas, jungiantis žingsninį variklį su tiksliu linijiniu slankikliu arba švino sraigtu, keičia robotų judėjimo, pozicionavimo ir sąveikos su aplinka būdus. Šiame straipsnyje nagrinėjamas nepakeičiamas šių kompaktiškų pavarų vaidmuo šiuolaikinėje robotikoje – nuo ​​pramoninių rankų iki subtilių laboratorinių automatizavimo įrenginių.

Kodėl „Micro Slider“ žingsniniai varikliai idealiai tinka robotų sistemoms

Robotinėms sistemoms reikalingi pavaros, kurios daugeliu atvejų užtikrintų tikslų valdymą, pakartojamumą ir gebėjimą išlaikyti padėtį be sudėtingų grįžtamojo ryšio sistemų. Šiose srityse puikiai veikia mikro slankiojantys žingsniniai varikliai, kurie yra patraukli alternatyva tradiciniams pneumatiniams cilindrams arba didesnėms servo varomoms sistemoms, skirtoms mažo masto, tiksliems judesiams.

Pagrindiniai robotikos privalumai:

Didelis tikslumas ir pakartojamumas:Žingsniniai varikliai juda atskirais „žingsniais“, paprastai 1,8° arba 0,9° per visą žingsnį. Sujungus juos su smulkiu žingsniu sraigtu slankiklio viduje, tai reiškia mikronų lygio linijinį padėties nustatymo tikslumą. Tai labai svarbu atliekant tokias užduotis kaip paėmimas ir įdėjimas, surinkimas ir mikrodozavimas.

Atvirojo ciklo valdymo paprastumas:Daugelyje pritaikymų žingsniniai varikliai gali efektyviai veikti be brangių padėties enkoderių (atvirosios grandinės valdymas). Valdiklis duoda komandą keliems žingsniams, o variklis juda atitinkamai, taip supaprastindamas sistemos projektavimą ir sumažindamas sąnaudas – tai didelis privalumas daugiaašiams robotams.

Kompaktiškas ir integruotas dizainas:„Mikro slankiklio“ formos faktorius yra vietą taupantis, autonominis įrenginys. Jis sujungia variklį, sraigtą ir kreipiamąjį mechanizmą į vieną paruoštą montuoti paketą, supaprastindamas mechaninį projektavimą ir surinkimą ribotos erdvės robotinėse jungtyse ar portaluose.

Didelis laikymo sukimo momentas:Kai žingsniniai varikliai yra įjungti ir nejuda, jie sukuria didelį laikymo sukimo momentą. Ši „fiksavimo“ funkcija yra labai svarbi robotams, kuriems reikia išlaikyti padėtį nejudant, pavyzdžiui, laikyti įrankį ar komponentą vietoje.

Patvarumas ir maža priežiūra:Turėdami mažiau judančių dalių nei pneumatinės sistemos ir be šepetėlių (hibridinių arba nuolatinių magnetų žingsninių mechanizmų atveju), šie slankikliai yra labai patikimi ir reikalauja minimalios priežiūros, užtikrindami veikimo laiką sudėtingoje automatizuotoje aplinkoje.

Puikus našumas mažu greičiu:Skirtingai nuo kai kurių variklių, kurie sunkiai važiuoja mažu greičiu, žingsniniai varikliai užtikrina visą sukimo momentą stovint ir esant mažiems apsisukimams, todėl užtikrina sklandžius, kontroliuojamus ir lėtus tiesinius judesius, būtinus subtilioms robotų operacijoms.

Pagrindinės automatizuotų robotų sistemų taikymo sritys

1. Pramoninė robotika ir automatizavimas

Mažos apimties surinkimo linijose ir elektronikos gamyboje mikro slankiojantys žingsniniai įrenginiai yra tikslaus darbo įrankiai. Jie varo ašis.SCARA arba Dekarto (portaliniai) robotaiNaudojami paviršinio montavimo komponentams montuoti, veržti, virinti ir kokybės kontrolei. Jų pakartojamumas užtikrina kiekvieno judesio identiškumą, garantuojant gaminio nuoseklumą.

2. Laboratorinių ir skysčių tvarkymo automatizavimas

Biotechnologijų ir farmacijos laboratorijose,automatizuotos robotų sistemosSkysčių tvarkymui, mėginių paruošimui ir mikrogardelių lašinimui reikalingas ypatingas tikslumas ir veikimas be užteršimo. Mikro slankiklių žingsniniai varikliai užtikrina sklandų ir tikslų tiesinį pipetės galvučių ir plokštelių laikiklių judėjimą, todėl galima atlikti didelio našumo tyrimus su minimaliu žmogaus įsikišimu.

3. Medicininė ir chirurginė robotika

Nors chirurginiai robotai dažnai naudoja sudėtingus jėgos grįžtamojo ryšio servo variklius, daugelis pagalbinių medicinos prietaisų sistemų remiasi mikroslankikliais. Jie pozicionuoja jutiklius, kameras ar specializuotus įrankiusdiagnostikos automatizavimas(kaip preparato dažymas) irpagalbiniai robotiniai įrenginiaisu neabejotinu tikslumu ir saugumu.

4. Bendradarbiaujantys robotai (kobotai)

Kobotai, skirti dirbti kartu su žmonėmis, dažnai naudoja kompaktiškus, lengvus pavaros mechanizmus. Mikro slankiojantys žingsniniai varikliai idealiai tinka mažesnėms jungtims arba galinių efektorių ašims (pvz., riešo pakreipimui ar suėmimui), kur tikslus, kontroliuojamas judėjimas mažoje pakuotėje yra svarbesnis nei didelis greitis ar galia.

5. 3D spausdinimas ir priedinė gamyba

Daugelio spausdinimo galvutė arba platforma3D spausdintuvaiiš esmės yra robotinė padėties nustatymo sistema. Mikro slankiojantys žingsniniai mechanizmai (dažnai švininių sraigtinių pavarų pavidalu) užtikrina tikslų X, Y ir Z ašių valdymą, reikalingą medžiagai sluoksniuoti dideliu matmenų tikslumu.

6. Apžiūros ir vaizdo sistemos

Robotinėms regos ląstelėms, naudojamoms automatinei optinei patikrai (AOI), reikalingas tikslus judėjimas, kad būtų galima nustatyti kamerų ar detalių padėtį. Mikroslankikliai reguliuoja fokusavimą, pasuka detales po kamera arba tiksliai sulygiuoja jutiklius, kad būtų užfiksuoti puikūs vaizdai defektų aptikimui.

Tinkamo mikro slankiklio žingsninio variklio pasirinkimas jūsų robotų sistemai

Optimalaus pavaros įrenginio pasirinkimas reikalauja atidžiai apsvarstyti kelis techninius parametrus: 

Keliamoji galia ir jėga:Nustatykite apkrovos, kurią slankiklis turi perkelti ir išlaikyti, masę ir orientaciją (horizontalią / vertikalią). Tai apibrėžia reikiamą stūmos jėgą (N) arba dinaminę apkrovą.

Kelionės ilgis ir tikslumas:Nustatykite reikiamą linijinį eigą. Taip pat nurodykite reikiamą tikslumą, dažnai apibrėžiamą kaiptikslumas(nukrypimas nuo tikslo) irpakartojamumas(nuoseklumas grįžtant prie tam tikro taško).

Greitis ir pagreitis:Apskaičiuokite reikiamą linijinį greitį ir kaip greitai apkrova turi įsibėgėti / sulėtinti savo greitį. Tai turi įtakos sraigto žingsnio ir variklio sukimo momento pasirinkimui.

Darbo ciklas ir aplinka:Apsvarstykite, kaip dažnai ir kiek laiko veiks variklis. Taip pat atsižvelkite į aplinkos veiksnius, tokius kaip dulkės, drėgmė ar švarios patalpos reikalavimai, kurie nulems slankiklio sandarumą (IP apsaugos lygį) ir medžiagą.

Valdymo elektronika:Žingsniniams varikliams reikiavairuotojasvaldiklio impulsams paversti variklio srovėmis. Šiuolaikiniai valdikliai siūlomikrožingsnissklandesniam judėjimui ir sumažintai vibracijai. Užtikrinkite variklio, tvarkyklės ir sistemos valdiklio (PLC, mikrovaldiklio ir kt.) suderinamumą. 

Atsiliepimų parinktys:Tose vietose, kur negalima praleisti laiptelių (pvz., vertikaliems keltuvams), apsvarstykite galimybę naudoti slankiklius su integruotais elementais.linijiniai kodavimo įrenginiaiužtikrinti uždaros kilpos padėties patikrinimą, sukuriant „hibridinę“ žingsninio servo sistemą.

Ateitis: išmanesnė integracija ir geresnis našumas

Mikro slankiklių žingsninių variklių evoliucija yra glaudžiai susijusi su robotikos pažanga:

Daiktų internetas ir jungiamumas:Ateities slankiojančios sistemos turės integruotus jutiklius ir ryšio prievadus („IO-Link“ ir kt.), skirtus realiuoju laiku stebėti tokius sveikatos rodiklius kaip temperatūra, vibracija ir nusidėvėjimas, taip užtikrinant numatomą techninę priežiūrą.

Išplėstiniai valdymo algoritmai:Išmanesniuose garsiakalbiuose integruoti adaptyvūs valdymo algoritmai, kurie automatiškai reguliuoja srovę ir slopinimą, kad optimizuotų našumą esant konkrečioms apkrovoms, sumažintų rezonansą ir pagerintų energijos vartojimo efektyvumą.

Tiesioginės pavaros ir kompaktiški modeliai:Tendencija yra dar kompaktiškesnių, didelio efektyvumo konstrukcijų su didesniu sukimo momento tankiu link, panaikinant ribas tarp žingsninių ir bešepetinių nuolatinės srovės servo variklių, išlaikant žingsninių variklių valdymo paprastumą.

Medžiagų mokslo inovacijos:Pažangių polimerų, kompozitų ir dangų naudojimas leis pagaminti lengvesnius, tvirtesnius ir atsparesnius korozijai slankiklių korpusus, išplėsdamas jų naudojimą atšiaurioje ar specializuotoje aplinkoje. 

Išvada

TheMikro slankiklio žingsninis variklisyra daug daugiau nei tik komponentas; tai esminis tikslumo ir automatizavimo užtikrinimo veiksnys šiuolaikinėse robotų sistemose. Siūlydamas neprilygstamą tikslumo, kompaktiškos integracijos, valdomumo ir ekonomiškumo derinį, jis tapo pasirinktu pavaros mechanizmu daugeliui sričių, reikalaujančių tikslaus tiesinio judėjimo.

Inžinieriams ir sistemų integratoriams, kuriantiems naujos kartosautomatizuotos robotų sistemosLabai svarbu suprasti šių universalių įrenginių galimybes ir pasirinkimo kriterijus. Nesvarbu, ar tai būtų greitaeigis surinkimo ir padėjimo įrenginys, gyvybę gelbstintis medicinos prietaisas, ar pažangus bendradarbiaujantis robotas, kuklus mikro slankiklio žingsninis variklis užtikrina patikimą, tikslų ir intelektualų judesį, kuris įkvepia gyvybę robotų automatizavimui. Robotams toliau tobulėjant siekiant didesnio intelekto ir jautrumo lytėjimui, šių tiksliųjų pavarų vaidmuo taps vis svarbesnis ir sudėtingesnis.