Truyền động điều hòa và Hộp số hành tinh: Cái nào thắng cho khớp cánh tay robot SCARA?

Cánh tay robot SCARA nhỏ gọn thực hiện gắp và đặt 24/7 với thời gian chu kỳ 0,4 giây, với tải trọng 2 kg và 3.000 giờ hoạt động liên tục, khiến quyết định giảm tốc tại khớp trở nên quan trọng trong kinh doanh. Tại trục vai, nơi kết hợp khối lượng cánh tay và tải trọng tạo ra mômen cao nhất, truyền động điều hòa vs hộp số hành tinh lựa chọn xác định độ lặp lại, khoảng thời gian bảo trì và tổng chi phí cho mỗi trục.

Những yêu cầu chung của SCARA từ bộ giảm tốc

Khớp SCARA có phạm vi hoạt động hẹp nhưng ngân sách dung sai chặt chẽ. Trước khi so sánh các thiết kế hài hòa và hành tinh, hãy xác định ba yêu cầu không thể thương lượng: độ lặp lại định vị, độ cứng mô men và mômen xoắn nhất thời cực đại.

• Phản ứng dữ dội: 0,1 đến 0,3 arcmin đối với trục khuỷu tay và cổ tay, 0,5 đến 1 arcmin đối với vai.
• Độ cứng: độ cứng xoắn phải chống lại các chế độ rung khuếch đại theo chiều dài cánh tay.
• Tỷ lệ quán tính: quán tính rôto giảm tốc và quán tính cánh tay phản xạ ảnh hưởng đến việc điều chỉnh servo.
• Chu kỳ hoạt động: hầu hết các khớp SCARA thực hiện 1 đến 2 triệu chu kỳ mỗi năm mà không cần bảo trì.

Truyền động hài hòa và Hộp số hành tinh: Nơi hài hòa thắng

Đối với trục khuỷu tay và cổ tay, bộ truyền động điều hòa mang lại phản ứng ngược thấp nhất có thể đạt được trong thiết bị một giai đoạn. Spline bên ngoài linh hoạt, hay còn gọi là flexspline, biến dạng để duy trì tiếp xúc với spline tròn, tạo ra phản ứng ngược gần như bằng 0 nếu không có hệ thống tải trước.

Bộ giảm tốc linh hoạt dòng BSHF cho các khớp phản ứng thấp Được thiết kế với trục rỗng lớn và thân nhỏ gọn, bộ giảm tốc này mang lại mô-men xoắn và độ cứng cao đồng thời giảm thiểu trọng lượng, khiến nó trở nên lý tưởng cho cánh tay robot nhẹ và các khớp nối chính xác. Xem sản phẩm →

Truyền động hài hòa cũng là cách nhẹ nhất để đạt được mức giảm cao trong một đường bao nhỏ. Một tầng duy nhất cung cấp tỷ lệ 50:1 đến 160:1, loại bỏ tầng đai hoặc bánh răng thứ cấp. Đối với SCARA tải trọng 2 kg, trục khuỷu chịu tải va đập không đáng kể, do đó giới hạn mỏi của thanh uốn cong không phải là hệ số giới hạn ở chế độ làm việc danh nghĩa.

Nơi bộ truyền động điều hòa gặp khó khăn là trục vai trong SCARA nặng 10 kg hoặc lớn hơn. Cụm ổ trục và đường uốn cong một mảnh có khả năng chịu va đập thấp hơn so với bộ bánh răng hành tinh cứng. Tải đột biến do phát hiện va chạm hoặc dụng cụ cuối cánh tay tốc độ cao có thể vượt quá khả năng mô-men xoắn của đường uốn cong và gây ra hiện tượng đông cứng vĩnh viễn.

Nơi hộp số hành tinh đánh bại bộ truyền động điều hòa

Hộp số hành tinh giành được trục vai của rô-bốt SCARA lớn hơn vì chúng xử lý mô-men xoắn cao và tải va đập bằng cách bố trí bánh răng chia tải. Một số bánh răng hành tinh chia sẻ tải, do đó mô-men xoắn cực đại được phân bổ trên nhiều điểm tiếp xúc với răng.

Bộ giảm tốc hộp số hành tinh AHB với phản ứng dữ dội thấp và mô-men xoắn cao Với các bánh răng xoắn ốc được cứng và mài, bộ giảm tốc này mang lại khả năng vận hành êm ái, êm ái và độ cứng cao, khiến nó rất phù hợp với các trục vai xử lý tải nặng và đảo chiều thường xuyên. Xem sản phẩm →

Các bộ giảm tốc hành tinh chính xác thuộc loại AHB thường cung cấp phản ứng ngược từ 1 đến 3 phút cung trong các phiên bản có độ chính xác tiêu chuẩn và 0,5 đến 1 phút cung với ổ trục đầu ra được tải trước. Thông qua quá trình làm cứng và mài, các mặt răng của bánh răng chống lại hiện tượng rỗ trên bề mặt ngay cả khi đảo chiều khởi động-dừng thường xuyên. Bộ giảm tốc hành tinh chính xác cho khớp robot thường xuyên gặp những tình trạng như vậy.

Giải pháp tải trước hoặc vòng đệm ổ trục có độ lệch tối thiểu trong các thiết bị hành tinh hiện đại có thể mang lại độ đảo dưới 0,1 mm. Tuy nhiên, độ hở bên trong của sườn có nghĩa là phản ứng ngược đo được ở đầu ra hầu như không bao giờ dưới 0,5 arcmin nếu không có giai đoạn phanh hoặc dẫn động kép phức tạp.

So sánh trực tiếp: Hiệu suất truyền động hài hòa và hộp số hành tinh

Bảng dưới đây tóm tắt các số liệu phù hợp nhất cho việc lựa chọn chung SCARA.

Một điểm khác biệt quan trọng về cấu trúc: bộ truyền động điều hòa dựa vào độ lệch của đường uốn cong để tạo ra tiếp xúc với bánh răng và tải được truyền đồng thời bởi đường trục tròn và đường uốn cong. Hộp số hành tinh sử dụng ba hoặc bốn hành tinh giống hệt nhau để phân phối tải, do đó, tình trạng quá tải nhất thời sẽ dễ tha thứ hơn.

Hiệu quả, khởi động và tương tác servo khi làm việc liên tục

Bộ truyền động điều hòa mang lại hiệu suất từ 60 đến 75% ở tỷ lệ 50:1, trong khi hộp số hành tinh thường đạt 90 đến 95% ở cùng tỷ lệ đầu ra. Sự khác biệt thể hiện ở sự sinh nhiệt trong hoạt động SCARA hoạt động liên tục. Động cơ servo phải cung cấp thêm dòng điện để vượt qua mô-men xoắn không tải cao hơn của bộ giảm tốc điều hòa ở trạng thái nghỉ, điều này ảnh hưởng đến độ lợi của bộ điều khiển và có thể gây ra hiện tượng trôi nhiệt trong một cánh tay nhỏ gọn.

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ TRUYỀN TUYỆT VỜI ZHEJIANG BEITTO, được xây dựng dưới thương hiệu BEITTO, đã chứng kiến ​​chế độ hỏng hóc này nhiều lần trên hiện trường: khuỷu tay dẫn động hài hòa mất độ chính xác về vị trí sau một ngày làm việc hai ca vì nhiệt độ cuộn dây servo tăng 15 độ C so với danh nghĩa. Bộ giảm tốc hành tinh, với tổn thất phần tử lăn đơn giản hơn, vẫn mát hơn trong cùng một chu kỳ làm việc.

Khung quyết định dành cho người chế tạo robot SCARA

Chọn loại bộ giảm tốc bằng cách thực hiện quy trình đánh giá năm bước.

1. Xác định ngân sách lặp lại chung từ bảng thông số kỹ thuật sản phẩm SCARA.
2. Tính toán mô-men xoắn cực đại và liên tục từ việc lựa chọn động cơ và mô hình động lực cánh tay.
3. Đo yêu cầu về độ cứng biên so với chiều dài cánh tay.
4. Khớp tỷ lệ giảm với cửa sổ mô-men xoắn và RPM định mức của mô tơ servo.
5. So sánh mức tải trọng sốc cho chiến lược tránh va chạm và dụng cụ cuối cánh tay cụ thể.

Một quy tắc chung từ hiện trường: nếu mô-men xoắn trục vai vượt quá 40 Nm và rô-bốt không chạy ứng dụng phòng sạch nghiêm ngặt thì tùy chọn hành tinh là lựa chọn thiết kế an toàn hơn. Đối với loại SCARA có trọng tải 5 kg, bộ truyền động điều hòa ở khuỷu tay và cổ tay mang lại cánh tay nhẹ hơn, đơn giản hơn với ít giai đoạn chuyển số hơn.

Bộ chuyển đổi bánh răng côn xoắn ốc dòng TD-CR với đầu ra trục rỗng Bộ giảm tốc này có thiết kế trục rỗng để định tuyến linh hoạt và cung cấp khả năng truyền lực trơn tru, hiệu quả với độ phản ứng ngược thấp và mô-men xoắn cao, hỗ trợ cấu hình nhiều trục trong các hệ thống nhỏ gọn. Xem sản phẩm →

Nhiều nhà tích hợp ở Trung Quốc và Châu Âu xây dựng kiến trúc SCARA lai: một bộ giảm tốc hành tinh trên vai, hai bộ truyền động điều hòa ở khuỷu tay và cổ tay. Cách tiếp cận này giúp giảm trọng lượng cánh tay trong khi vẫn duy trì khoảng không mô-men xoắn ở vai. Bộ giảm tốc một đầu vào nhiều đầu ra dòng TDCR cũng có thể phục vụ các mô-đun đa trục, giảm số lượng thành phần trong một cánh tay robot nhỏ gọn.

Câu hỏi thường gặp: Truyền động điều hòa và Hộp số hành tinh cho SCARA