4.6. Типы и особенности основных элементов промышленных роботов

1) Датчики положения. Такие датчики используются для преобразования величин перемещения в электрические сигналы. Применяются датчики индукционные, емкостные, резистивные, фотоэлектрические.

а) Потенциометры существуют двух типов - поворотные и линейные. Имеются потенциометры с высокой разрешающей способностью (линейного типа - 0,1%, поворотного типа - выше 0,05%), пригодные к эксплуатации в условиях высоких температур. Из-за наличия контактов надежность потенциометров невысокая.

б) Сельсин-датчики используются в комплекте с приемниками и дифференциальными сельсинами. Предназначены для контроля углов поворота. Так как в этих датчиках используется принцип электромагнитной индукции, они обладают высокой надежностью и помехоустойчивостью. Стоимость таких датчиков довольно высока. Точность их порядка ±0,5°.

в) Резольверы. Принцип их тот же, что и сельсинов, но точность выше.

г) Дифференциальные трансформаторы - устройства, основанные на принципе электромагнитной индукции. Предназначены для преобразования перемещений в электрические напряжения. Шаг перемещения обычно не превышает 10 см, точность порядка 1% величины шага. Стоимость высокая.

д) Датчики импульсов - устройства, генерирующие импульсы при каждом повороте оси на один шаг. Существуют датчики фотоэлектрические и электромагнитные. Разрешающая способность фотоэлектрических датчиков 100-3000 ^имп/_об, электромагнитных - 1000 ^имп/_об. Источником света в фотоэлектрических датчиках служат лампы накаливания, поэтому срок службы устройств этого типа составляет серьезную проблему.

е) Кодовые датчики - устройства с кодовыми дисками, выдающие информацию о положении в цифровой форме. Обеспечивается абсолютный отсчет перемещений. Существуют кодовые датчики щеточного типа, фотоэлектрического типа и электромагнитные. Разрешающая способность датчиков щеточного типа 256 (2⁸), фотоэлектрического типа - 65 536 (2¹⁶), электромагнитных - 8192 (2¹³). Датчики щеточного типа из-за наличия контактов имеют небольшой срок службы. Стоимость датчиков обычно высокая.

2) Исполнительные механизмы. В зависимости от используемого вида энергии исполнительные механизмы можно подразделить на электрические, гидравлические, пневматические и механические. В настоящее время распространенность исполнительных механизмов различных типов такова: гидравлические - 47%, пневматические - 29 %, электрические - 10%, механические - 8 %.

а) Электрические исполнительные механизмы имеют такие преимущества, как простота обеспечения энергией, простота передачи и суммирования сигналов. Но сами по себе исполнительные механизмы велики по размерам, поэтому они используются сравнительно редко. Имеются серводвигатели переменного тока, серводвигатели постоянного тока, шаговые двигатели и др. Из двигателей постоянного тока особенно следует отметить двигатели с гладким якорем и двигатели с печатной обмоткой, обладающие малой инерционностью.

б) Пневматические исполнительные механизмы обладают следующими преимуществами: простотой управления, дешевизной, высокой надежностью, пожаробезопасностью и т. д. Однако при их использовании трудно поддерживать постоянную скорость и осуществлять точное позиционирование; кроме того, необходимо обеспечивать их смазку и защиту от коррозии. Они отличаются низкой мощностью. Существуют пневматические двигатели, пневматические цилиндры и другие исполнительные механизмы.

в) Гидравлические исполнительные механизмы. Преимущества гидравлических исполнительных механизмов заключаются в следующем. Они легки, компактны, позволяют использовать высокое давление, обладают высокой частотой собственных колебаний, легко допускают регулирование давления и расхода, в них просто осуществить усиление мощности и т. д. С другой стороны, им присущи такие недостатки, как необходимость в отдельном источнике питания, изменение вязкости масла при изменении температуры, колебания давления вследствие потерь в трубопроводах. Кроме того, они требуют контроля за состоянием трубопроводов и рабочей жидкости, начальный период их эксплуатации сопряжен с большими расходами и т. д. Существуют гидравлические цилиндры, гидродвигатели и другие механизмы. Особенно следует отметить электрогидравлические шаговые двигатели.