Koolstofvezel composietmaterialen versus lichtgewicht legeringsmaterialen voor robotarmen

Vergeleken met structureel lichtgewicht is de impact van lichtgewicht materiaal op robots directer. Het gebruik van lichtgewicht materialen voor robots kan helpen het energieverbruik bij het gebruik te verminderen, de werksnelheid te verhogen en de werkefficiëntie te verbeteren. Bovendien heeft een lichter eigen gewicht ook duidelijke voordelen voor de robot om de bewegingsinertie te verminderen en de bewegingsnauwkeurigheid te vergroten. Aluminiumlegeringen, magnesiumlegeringen en koolstofvezelcomposietmaterialen zijn allemaal veelgebruikte lichtgewicht materialen voor robots. Hoewel de lichtgewichteffecten van de drie relatief duidelijk zijn, zijn er nog steeds bepaalde verschillen in prestaties in specifieke toepassingen.

Aluminiumlegering in robotarm

Naast de algemene eigenschappen van aluminium, vertonen verschillende soorten en soorten aluminiumlegeringen verschillende prestatiekenmerken door de toevoeging van legeringselementen. De dichtheid van aluminiumlegering is klein, de sterkte is hoog, de specifieke sterkte ligt dicht bij die van hooggelegeerd staal, de specifieke stijfheid overtreft die van staal, de gietprestaties en de plastic verwerkbaarheid zijn goed, en het is ook ideaal in termen van elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid, corrosieweerstand en lasbaarheid, en kan worden gebruikt als een structuur. materiaal gebruik.

Bovendien zijn de toepassingskosten van aluminiumlegering relatief laag, dus het wordt veel gebruikt. De thermische stabiliteit is echter niet ideaal. In sommige extreme werkomgevingen kan kruip optreden. Bij gebruik in belangrijke bedieningsonderdelen van de robot zal dit de nauwkeurigheid van de robot beïnvloeden. Daarom zijn materialen van aluminiumlegeringen meer geschikt voor modellen en educatieve robots, maar niet voor gieterijen, brandbeveiliging en andere industrieën.

Magnesiumlegeringen in robotarmen

Magnesium is de lichtste van de praktische metalen. Het soortelijk gewicht is ongeveer 2/3 van aluminium en 1/4 van ijzer. Voor polycarbonaatcomposieten die 30 procent glasvezel bevatten, is de dichtheid van magnesium niet hoger dan 10 procent. procent. Magnesiumlegeringen zijn legeringen die zijn samengesteld uit magnesium en andere elementen. Deze legering heeft een lage dichtheid, een hoge sterkte, een grote elastische modulus, een goede warmteafvoer en schokabsorptie, een grotere slagkracht dan een aluminiumlegering en een sterke corrosieweerstand tegen organische stoffen en alkaliën.

De ASIMO-schaal van de derde generatie van het Japanse bedrijf is gemaakt van een magnesiumlegering, wat het eigen gewicht van de robot aanzienlijk vermindert. De loopsnelheid is verhoogd van de oorspronkelijke 1,6 km/u naar 2,5 km/u en de maximale loopsnelheid heeft 3 km/u bereikt.

De sterkte en taaiheid van magnesiumlegeringen zijn echter nog steeds lager dan die van staal en aluminiumlegeringen, en er is nog steeds een kloof tussen de prestatie-eisen van robotmaterialen en het is onmogelijk om staal, aluminiumlegeringen en andere materialen volledig te vervangen. Vanwege de beperking van de sterkte heeft magnesiumlegering als robotmateriaal ook direct invloed op de verwerkingsprestaties, zoals gieten en lassen, en kan het niet voldoen aan de toepassingsvereisten van het hanteren van grote ladingen. Het wordt over het algemeen gebruikt voor lichte robotonderdelen zoals medische behandeling en huishoudelijk werk.

Koolstofvezelcomposieten in robotarmen

Koolstofvezelcomposietmaterialen hebben een hoge sterkte, een laag gewicht, een lage kruip en de specifieke sterkte is tientallen keren die van staal. Zo maakte Noen Composites op maat een intrekbare robotomhulling voor de inspectierobot van het State Grid stroomverdeelstation. Het extreem lichte gewicht kan het mechanische energieverbruik aanzienlijk verminderen, de werktijd verlengen en de robot stabieler en veiliger maken tijdens het verplaatsen. .

In vergelijking met materialen van magnesiumlegering en aluminiumlegering zijn de prestatiekenmerken van composietmaterialen van koolstofvezel meer geschikt voor kleine en middelgrote industriële robots en kunnen ze worden gebruikt in omgevingen met hoge belasting, hoge slijtage en hoge gebruiksfrequentie. Hoewel de toepassingskosten hoog zijn, kan het unieke prestatievoordeel niet worden genegeerd in het toekomstige intelligente industriële proces.

Kortom, de ontwikkeling van lichtgewicht robots is de trend. Er zijn veel soorten robots bij betrokken. Verschillende werkomgevingen en componenten in verschillende posities hebben verschillende vereisten voor materialen. We stellen voor dat de selectie van robotmaterialen uitgebreid moet worden overwogen vanuit meerdere perspectieven, zoals kwaliteit, stijfheid en bewegingsinertie. Een robotarm is bijvoorbeeld een bewegend onderdeel en moet goed worden gecontroleerd, dus het materiaal van de robotarm mag niet volumineus zijn.

Tegelijkertijd moet het materiaal van de robotarm voldoende sterkte en stijfheid hebben om de belasting te weerstaan, en mag er geen spanning en breuk zijn. In dit geval zijn composietmaterialen van koolstofvezel geschikter dan magnesiumlegeringen en aluminiumlegeringen. Bovendien is het bij het kiezen en kiezen op basis van de werkomstandigheden en uitgebreide kosten van de robotarm noodzakelijk om aandacht te besteden aan de geïntegreerde toepassing van verschillende materialen, zodat de lichtgewichtwaarde van de robotarm effectief kan worden weerspiegeld.