Bộ giảm thiểu điều hòa: Hướng dẫn về sâu cho các hệ thống chuyển động chính xác cao

Nguyên tắc làm việc và các đặc điểm hiệu suất củMột giảm điều hòMột (sóng căng)

Cách cơ chế sóng biến dạng tạo rMột tỷ lệ cao trong gói nhỏ gọn

MỘT Bộ giảm thiểu điều hòa Một số người được gọi là một hộp số sóng biến dạng, sử dụng cốc linh hoạt (flexspline), một vòng cứng với răng bên trong và một bộ tạo sóng hình elip để đạt được tỷ lệ giảm cao bất thường đối với kích thước và khối lượng của thiết bị. Khi bộ tạo sóng làm biến dạng cốc, chỉ có hai thùy của flexspline tham gia vào vòng bất kỳ lúc nào và bởi vì flexspline có răng ít hơn một chút so với vòng, mọi vòng quay của máy phát sóng đều tăng sự tham gia bởi sự khác biệt về số lượng răng, tạo ra sự giảm lớn. Hình học này tập trung tiếp xúc trong các vùng di chuyển, lan truyền hao mòn qua nhiều răng và góp phần vào sự chia lưới trơn tru. Kết quả là một giai đoạn truyền động cung cấp độ chính xác định vị đặc biệt với phản ứng dữ dội thấp, độ cứng xoắn tuyệt vời và chuyển động lặp lại ngay cả khi tải đảo ngược.

Tại sao phản ứng dữ dội là thấp và làm thế nào điều đó mang lại lợi ích cho chuyển động chính xác

Trong các chuyến tàu thiết bị thông thường, phản ứng dữ dội phát sinh từ sự giải phóng mặt bằng giữa răng cứng. Trong một bộ giảm sóng biến dạng, biến dạng đàn hồi và bọc răng chu vi tạo ra một tiếp xúc gần như được tải trước giúp giảm thiểu đáng kể chơi miễn phí. Đối với các ứng dụng yêu cầu độ lặp lại ở phút hoặc phụ thu nhỏ, chẳng hạn như các gimbals camera, xử lý chất bán dẫn hoặc robot phẫu thuật, đặc điểm này trở thành một lợi thế quyết định. MỘT Phản ứng dữ dội giảm độ chính xác của hòa âm Cấu hình giúp giữ vị trí chống lại các nhiễu loạn mô-men xoắn và các biến đổi vi mô sẽ tích lũy là lỗi đường viền, cho phép vòng điều khiển sử dụng mức tăng cao hơn mà không có sự dao động thú vị.

Hiệu quả, độ cứng và xem xét vòng đời

Hiệu quả phụ thuộc vào tỷ lệ, bôi trơn và tải; Các giá trị điển hình cạnh tranh với các giai đoạn hành tinh nhỏ gọn ở tỷ lệ vừa phải, mặc dù tỷ lệ rất cao có thể cho thấy tổn thất uốn cong bên trong một chút. Độ cứng của trục và xuyên tâm được định hình bởi vòng bi và hình học trường hợp, trong khi độ cứng xoắn phản ánh độ dày thành uốn và vòng cung đính hôn răng. Vòng đời gắn liền với sự bôi trơn và quản lý nhiệt độ thích hợp; Các thành phần flex được căng thẳng có thể chạy trong hàng ngàn giờ nếu được vận hành bên trong các phong bì mô -men xoắn và tốc độ được chỉ định. Các nhà thiết kế nên xem xét các chu kỳ nhiệm vụ với chuyển động khởi động và đảo ngược thường xuyên, bởi vì trường biến dạng trong flexspline quay với máy phát sóng và phải được giữ dưới giới hạn mệt mỏi.

Nơi các bộ giảm thiểu hài hòa tỏa sáng, và nơi các tùy chọn khác có thể phù hợp

Các bộ giảm thiểu hài hòa vượt trội khi bạn cần kích thước nhỏ gọn, tỷ lệ cao trong một giai đoạn, khối lượng thấp, phản ứng dữ dội rất thấp và độ chính xác nhất quán trong suốt thời gian phục vụ. Chúng là một sự phù hợp tự nhiên cho các khớp nối, đầu nghiêng, lập chỉ mục chính xác và cổ tay robot hợp tác. Nếu ứng dụng liên quan đến vòng quay tốc độ cao liên tục với tải trọng sốc nặng hoặc yêu cầu tốc độ đầu vào cực kỳ cao, các nhà thiết kế có thể ghép bộ giảm tốc với giai đoạn đai ngược dòng hoặc xem xét các kiến ​​trúc thay thế. Tuy nhiên, trong phần lớn các nhiệm vụ tốc độ trung bình, có độ chính xác cao, phương pháp sóng biến dạng mang lại hiệu quả thể tích tốt nhất trong lớp và độ chính xác trên mỗi kg.

Từ tải đến tỷ lệ: Hướng dẫn thực tế về Tính toán mô -men giảm điều hòa

Dịch các yêu cầu trong thế giới thực thành các số cơ học

Một quá trình kích thước mạnh mẽ bắt đầu bằng cách ánh xạ tất cả các chuỗi bên ngoài: Mô -men xoắn trọng lực tĩnh từ tải trọng và liên kết, mô -men tăng tốc động từ các cấu hình chuyển động mong muốn, ma sát và hình xít và xáo trộn như kéo dây cáp. Thêm các yếu tố an toàn cho sự không chắc chắn và bao gồm chu kỳ nhiệm vụ. Mục tiêu cốt lõi là đảm bảo bộ giảm tốc có thể truyền các hình ảnh cực đại và RMS mà không cần sưởi ấm quá mức hoặc mệt mỏi. Tỷ lệ này sau đó được chọn để giữ cho động cơ servo hoạt động trong một khu vực có tốc độ thuận lợi trong khi đáp ứng các mục tiêu độ phân giải. Vì các bộ giảm tốc độ hài hòa cung cấp tỷ lệ một giai đoạn rất cao, bạn thường có thể chọn một động cơ nhỏ hơn mà không ảnh hưởng đến độ chính xác, miễn là tốc độ đầu vào cho phép của bộ giảm tốc được tôn trọng.

Quy trình làm việc từng bước với các phương trình ví dụ

• Tính toán mô -men xoắn trọng lực: T _g = m · g · l · cos (θ) về trục chung ở góc trong trường hợp xấu nhất.
• Tính toán mô -men gia tốc: T _a = J · α , với J như quán tính phản ánh và α như gia tốc góc.
• Tổng số phần bên ngoài và thêm ký quỹ: T _req = (T _g T _a T _f ) · SF .
• Chọn tỷ lệ để tốc độ động cơ và mô -men xoắn rơi vào vị trí ngọt ngào của nó và xác minh giới hạn tốc độ đầu vào giảm.
• Kiểm tra độ cứng xoắn so với các mục tiêu thời gian định vị và giải quyết.

Ảnh chụp kích thước minh họa

Hãy xem xét một khớp cổ tay với công cụ 2,5 kg ở bán kính 0,25 M, nhắm mục tiêu 300 °/s với sự đảo ngược nhanh chóng. Mô -men xoắn trọng lực ở tư thế tồi tệ nhất là khoảng 2,5 · 9,81 · 0,25 6,13 N · m. Giả sử gia tốc thêm 3,5 N · m và ma sát 0,4 N · m khác. Với hệ số an toàn là 1.6, mô -men xoắn đầu ra bắt buộc trở thành (6.13 3,5 0.4) · 1,6 ≈ 16,7 N · m. Chọn một tỷ lệ cho phép động cơ cung cấp điều này sau khi giảm trong khi giữ tốc độ đầu vào dưới giới hạn và đảm bảo quán tính phản ánh có thể quản lý được để kiểm soát. Cuối cùng, xác minh mô -men xoắn liên tục tại nhiệm vụ RMS chung để giới hạn nhiệt được tôn trọng đối với hồ sơ nhiệm vụ.

Ví dụ Bảng tham số

Quy trình công việc trên thể hiện tinh thần của Bộ giảm thiểu điều hòa Tính toán mô -men xoắn : Định lượng, lề, xác minh hành vi nhiệt và tỷ lệ lặp lại cho đến khi bộ truyền động đạt tốc độ, độ cứng và các mục tiêu chính xác mà không có các thành phần quá khổ.

Thiết kế a Bộ giảm thiểu điều hòa cho cánh tay robot trong các tế bào công nghiệp

Ánh xạ các yêu cầu chung trên chuỗi động học

Một cánh tay đa trục thường có các yêu cầu mô-men xoắn giảm từ cơ sở đến cổ tay; Tuy nhiên, nhu cầu chính xác thường tăng theo hướng cuối cùng. Khi chọn a Bộ giảm thiểu điều hòa cho cánh tay robot Các khớp, cơ sở có thể ưu tiên mô -men xoắn và độ cứng cao hơn cho sự ổn định vị trí theo các liên kết dài, trong khi cổ tay đòi hỏi phản ứng tối thiểu và khối lượng thấp cho sự nhanh nhẹn. Kích thước trục nhỏ gọn của bộ giảm tốc giúp giữ cho trung tâm khối lượng của ARM gần với mỗi trục, giảm mô hình ngược yêu cầu và cải thiện hiệu quả năng lượng trong các chu kỳ nhiệm vụ với các lần khởi động và dừng thường xuyên.

Cân nhắc kiểm soát: Phù hợp và tuân thủ quán tính

Bởi vì tỷ lệ giảm dần nhân lên mô -men xoắn động cơ và phân chia tốc độ, nó cũng làm tăng quán tính tải trọng phản xạ theo hình vuông của tỷ lệ như được nhìn thấy bởi động cơ. Đáng kể một sự cân bằng giữa tỷ lệ cao cho độ phân giải và tỷ lệ khiêm tốn cho khả năng kiểm soát là điều cần thiết. Quán tính phản ánh quá mức có thể buộc lợi ích kiểm soát bảo thủ và kéo dài thời gian giải quyết. Sự tuân thủ xoắn của bộ giảm tốc phải được đưa vào mô hình servo; Quá ít độ cứng có thể kết hợp với quán tính tải và tạo ra các chế độ bị ẩm nhẹ, trong khi cấu hình cứng hơn hỗ trợ băng thông cao hơn và theo dõi đường dẫn sắc nét hơn mà không quá mức.

Các yếu tố môi trường và độ tin cậy

Các tế bào công nghiệp phơi bày các khớp với sự thay đổi nhiệt độ, bụi và các tác động thường xuyên. Chọn niêm phong và bôi trơn tương thích với môi trường và kế hoạch bảo trì. Nếu cánh tay trải nghiệm công cụ thường xuyên thay đổi, hãy xem xét biên độ an toàn bổ sung cho các hình ảnh thoáng qua trong quá trình lắp ghép. Đối với các trục thẳng đứng phải giữ tải trong quá trình mất điện, hãy tích hợp phanh hoặc chọn bộ giảm tốc với khả năng quay vòng bên trong thấp để hạn chế khoảng cách rơi trong khi phanh tham gia.

So sánh nhấn mạnh chung của cánh tay

Chọn a Bộ giảm thiểu điều hòa nhỏ gọn cho Cobot Khớp

An toàn quy mô con người và nhu cầu truyền nhẹ

Robot hợp tác chia sẻ không gian làm việc với mọi người và do đó ưu tiên các động lực trơn tru, vốn có an toàn. MỘT Bộ giảm thiểu điều hòa nhỏ gọn cho Cobot Cung cấp giảm cao trong một phong bì nhỏ, hỗ trợ các cánh tay nhẹ giới hạn quán tính và năng lượng tác động. Sự tham gia phản ứng dữ dội, gần như bằng không hỗ trợ ước tính mô-men xoắn có độ phân giải cao để phát hiện va chạm, trong khi độ nhỏ gọn cho phép các bộ truyền động được nhét vào các cấu hình liên kết mỏng dễ dàng hơn để che chắn và làm tròn cho an toàn.

Khả năng tồn tại và kiểm soát lực lượng

Cobots được hưởng lợi từ các khớp có thể có thiết bị theo mô -men xoắn hợp lý để hệ thống có thể phát hiện và đáp ứng với tiếp xúc bất ngờ. Các bộ giảm thiểu hài hòa khác nhau về khả năng tồn tại rõ ràng tùy thuộc vào tỷ lệ và ma sát con dấu; Chọn tỷ lệ vừa phải và sự bôi trơn tối ưu hóa giúp. Bởi vì cobots thường chạy ở tốc độ thấp hơn với sự tương tác thường xuyên của con người, khoảng không nhiệt và mô -men xoắn liên tục không chỉ là đỉnh cao. Động cơ có giá đỡ thấp kết hợp với các bộ giảm thiểu để giảm thiểu DIPE cải thiện điều khiển lực nhỏ, cho phép lắp ráp tuân thủ và các chế độ hướng dẫn tay.

Tải trọng, không gian làm việc và chu kỳ nhiệm vụ

Mặc dù tải trọng hợp tác có thể khiêm tốn, nhưng độ dài dài và các tư thế ngang mở rộng vẫn có thể tạo ra mô -men xoắn có ý nghĩa. Bộ giảm tốc phải có kích thước cho tư thế trong trường hợp xấu nhất trong khi tính toán các chức năng an toàn như giới hạn sức mạnh và lực có thể làm tăng tốc độ tối đa cho phép. Các nhà thiết kế nên mô hình hóa các công việc phổ biến, chọn BIN, xu hướng máy, tuốc nơ vít nhẹ để xác định mô -men xoắn RMS thực sự và đảm bảo xếp hạng nhiệt của bộ giảm tốc không vượt quá trong quá trình hoạt động hợp tác liên tục.

Cân nhắc tập trung vào Cobot so với vũ khí công nghiệp nói chung

Khung quyết định: Hộp số giảm thiểu điều hòa so với hộp số hành tinh

So sánh các kiến ​​trúc trên các số liệu quan trọng

Cả sóng biến dạng và truyền hành tinh có thể mang lại tỷ lệ cao và mật độ mô -men xoắn, nhưng hành vi của chúng khác nhau theo cách ảnh hưởng đến sự phù hợp của ứng dụng. Các đơn vị điều hòa nhấn mạnh phản ứng dữ dội cực thấp, chiều dài trục nhỏ gọn và tỷ lệ một giai đoạn cao, làm cho chúng xuất sắc cho các khớp chính xác và cổ tay nhỏ gọn. Các giai đoạn hành tinh thường cung cấp khả năng tốc độ đầu vào cao hơn, khả năng chống sốc mạnh và hiệu quả rất tốt ở các tỷ lệ vừa phải, có thể hấp dẫn đối với các trục quay liên tục và các trục chính mạnh. Khi đánh giá Hộp số giảm thiểu điều hòa so với hộp số hành tinh Các tùy chọn, cân ổn định độ ổn định trong cuộc sống, độ cứng xoắn, tiếng ồn, khoảng thời gian bôi trơn và dấu chân nhiệt của chu kỳ nhiệm vụ của bạn.

Bảng so sánh cạnh nhau

Lựa chọn với ý định, không phải thói quen

Nếu KPI của bạn có độ chính xác lặp lại với sự tuân thủ tối thiểu, thì Backlash giảm độ chính xác của hòa âm Cấu hình cung cấp lợi thế rõ ràng. Nếu KPI của bạn là vòng quay tốc độ cao liên tục và khả năng phục hồi cho các cú sốc lặp đi lặp lại, một giai đoạn hành tinh có thể đơn giản hơn. Nhiều hệ thống trộn cả hai: hài hòa ở cổ tay để chính xác và hành tinh ở các trục trước để thông lượng sức mạnh. Bắt đầu từ các yêu cầu có thể đo lường được, không phải là lựa chọn di sản.

Đặt tất cả lại với nhau: Lựa chọn, Tích hợp và Tuổi thọ

Danh sách kiểm tra thực tế để lựa chọn thông qua

• Xác định mô -men xoắn đầu ra: Đỉnh và RMS, bao gồm các yếu tố an toàn.
• Đặt mục tiêu chính xác: Phản ứng dữ dội cho phép, độ cứng xoắn, độ lặp lại.
• Chọn tỷ lệ thông qua Tính toán mô -men giảm điều hòa và phù hợp với động cơ.
• Xác minh giới hạn tốc độ đầu vào, tải trọng quá mức cho phép và tuổi thọ mang.
• Xác nhận tăng nhiệt trong chu kỳ nhiệm vụ; Lập kế hoạch đường dẫn nhiệt và lắp.
• Đánh giá khả năng tồn tại và tuân thủ các nhiệm vụ được kiểm soát bởi lực lượng trong một nhỏ gọn Bộ giảm thiểu điều hòa cho Cobot hoặc a Bộ giảm thiểu điều hòa cho cánh tay robot .

Ghi chú tích hợp bảo vệ độ chính xác

Mặt lắp phải bằng phẳng và đồng trục; Ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể tải trước vòng bi và làm biến dạng FlexSpline, làm suy giảm tuổi thọ. Sử dụng các hình ảnh bu lông được đề xuất và các mẫu trình tự. Tránh truyền sốc bên ngoài qua vỏ bằng cách tách các thiết bị có thể. Đối với quản lý cáp, các phần Flex Flex để giảm thiểu các hình xuyến ma sát được thêm vào sẽ che dấu các ngưỡng phát hiện va chạm tinh tế.

Thực hành bảo trì giữ phản ứng thấp theo thời gian

Sử dụng các khoảng trơn tru được chỉ định và khoảng thời gian nạp lại; Mỡ quá mức hoặc không tương thích có thể tăng nhiệt độ và giảm hiệu quả. Theo dõi nhiệt độ trong các chu kỳ dài; Nếu nhà ở chạy nóng hơn dự kiến, hãy xem xét lại các giả định chu kỳ nhiệm vụ, luồng không khí xung quanh hoặc lựa chọn tỷ lệ. Định kỳ đo độ cứng tĩnh và lỗi định vị trên vật cố kiểm tra; Tuân thủ tăng có thể cảnh báo về sự hao mòn trước khi nó ảnh hưởng đến chất lượng sản xuất.

Tóm tắt tích hợp làm và don don