Требования к электроприводу и выбор системы электропривода промышленного робота

Общие требования к любому виду приводов:

1 – минимальные габаритные размеры, массу и инерцию;

2 – высокие энергетические показатели (мощность к массе);

3 – возможность работы в автоматическом режиме при минимальном времени разгона и торможения;

4 – высокую удельную мощность и КПД;

5 – большой коэффициент усиления мощности (отношение сигнала управления

к выходной мощности);

6 – большое рабочее усилие (момент на выходе);

7 – широкий диапазон регулирования скоростей, характеристики с большим

запасом устойчивости и плавности движения;

8 – быстродействие – движение исполнительного механизма с высокими

скоростями и минимальными погрешностями;

9 – достаточная точность фиксации заданных перемещений

(с точностью до 0,01мм);

10 – малая масса элементов привода при высоком КПД всей конструкции;

11 – обеспечение безопасности (путем минимизации времени торможения,

легкости отключения привода и снятия прикладываемых усилий);

12 – возможность встраивания систем охлаждения и терморегулирования

для обеспечения тепловых режимов работы привода и стабильности

его характеристики;

13 – удобство монтажа, обслуживания, ремонта, переналадки;

14 – низкий шум;

15 – экономичность расхода энергоносителя при высоком КПД;

16 – невысокую стоимость;

Для решения задачи выбора типа привода представляются существенными следующие признаки классификации приводов:

1. по виду энергоносителя различают следующие типы приводов:

- электрические

- пневматические

- гидравлические

- комбинированные

Не вдаваясь в подробности преимуществ того или иного привода рассмотрим

основные особенности существенные для использования в ПР.

При использовании пневмопривода на первое место выступают:

- дешевизна

- простота конструкции

- высокая надежность

- пожаробезопасность

Основной недостаток- трудность реализации следящего привода из-за высокой

сжимаемости энергоносителя. Поэтому пневмопривод используется главным

образом в ПР с цикловым управлением (с позиционированием исполнительных

звеньев по жестким регулируемым упорам). Другой недостаток связан с

ограничением давления энергоносителя, что приводит к большим, чем у ПР с

гидроприводом, габаритным размерам исполнительных двигателей.

Основные преимущества электропривода перед гидравлическим:

- простота обслуживания

- отсутствие утечек масла

- высокий КПД

- отсутствие дополнительных преобразователей энергии в виде

гидростанции

- более низкий уровень шума

Преимущества гидропривода:

- компактность и малая масса исполнительных двигателей

- низкая постоянная времени и более простое управление маломощными электрогидравлическими преобразователями по сравнению с управлением мощными электромоторами постоянного тока.

2. По виду исполнительных двигателей выделяют следующие приводы:

- с двигателями поступательного прямолинейного перемещения

(гидроцилиндры, пневмоцилиндры, литейные электродвигатели)

- с вращательными малооборотными двигателями (роторные гидро

и пневмоцилиндры, радиально-поршневые гидромоторы)

- с высокоскоростными вращательными двигателями

(электродвигателями, аксиально- поршневые гидромоторы,

пневмодвигатели).

Приводы первых двух типов в некоторых случаях могут соединяться с

исполнительными звеньями без передаточных механизмов т.е.

непосредственно или с помощью компенсирующих муфт, при этом

конструкция механической системы значительно упрощается. Для приводов

третьего типа редукторы необходимы для согласования скоростей движения и

силовых характеристик ведущих валов двигателей и исполнительных звеньев.

3. По виду передаточных механизмов.

На структуру и кинематику привода влияют тип двигателя и вид перемещения,

обеспечиваемого исполнительным звеном, а так же способ их сочетания.

-в сочетании ВВП передаточные механизмы могут вообще отсутствовать, так

как ведущие элементы двигателей могут быть непосредственно связаны, а в

некоторых случаях сами выполняют его функции. Рассмотрим примеры:

- сочетание ВПП характеризуется необходимостью применения передач,

преобразующих поступательное движение во вращательное и наоборот.

- сочетание ВВВ обуславливает применение редукторов скорости с большим

передаточным числом. Тип редуктора выбирают по ряду параметров из

которых наиболее важными являются мертвый ход в передаче, жесткость,

КПД, свойства самоторможения, сложность конструкции, габариты, масса

передачи, удобство компоновки, уровень шума, долговечность,

технологичность и стоимость.

- сочетание ППП обычно осуществляется с помощью передач двух типов

зубчатых передач: колесо- рейка или винтовых пар.

4. По типу управления можно различать:

- разомкнутые приводы с позиционированием по жестким механическим или электрическим упорам, для них характерно использование цикловых систем управления

- разомкнутые приводы с цифровым управлением, в которых в качестве двигателей могут быть использованы шаговые электромоторы или составные цилиндры (позиционеры)

- следящие приводы, замкнутые с обратной связью по положению, а так же по скорости, силе и др., чаще всего используются следящие гидропривод и электропривод постоянного тока. Эти приводы пригодны как для позиционных так и для контурных систем управления.

5. По способу регулирования энергии, подводимой к механической системе и отводимой от нее.

Большинство приводов являются активными. К пассивным можно отнести приводы цикловых ПР, в которых для отбора мощности из системы используются демпферы.

При окончательном выборе привода учитываются все связанные с предполагаемым функционированием ПР. К ним относятся:

- назначение ПР

- технические характеристики

- условия эксплуатации

- характеристики объектов

- простота и технологичность конструкции

- стоимость комплектующих материалов

- и т.д.

Наконец, выбор типа привода должен происходить одновременно с определением типа и структуры системы управления.