Harmonični pogon nasuprot planetarnom mjenjaču: odabir pravog robotskog zglobnog reduktora

Kada se zglob zgloba kolaborativnog robota pomakne za 0,08 mm pod opterećenjem od 1,5 kg, komponenta koja kvari rijetko je servo motor. To je reduktor. U primjenama robotskih zglobova, odluka o harmoničnom pogonu u odnosu na planetarni mjenjač određuje točnost položaja, gustoću zakretnog momenta, usklađenost i cijenu više od bilo kojeg drugog podsklopa. Pravo pitanje nije koja je tehnologija bolja u apstraktnom smislu, već koja odgovara profilu kretanja zgloba.

Ovaj vodič uspoređuje obje tehnologije pomoću mjerljivih parametara: zračnost, torzijska krutost, gustoća zakretnog momenta, sposobnost brzine i vijek trajanja. Završava s praktičnim okvirom odabira koji inženjer dizajna može primijeniti prije naručivanja.

Harmonični pogon u odnosu na planetarni mjenjač: Počnite s zazorom i gustoćom momenta

Za robotske zglobove, harmonijski pogon daje manji zazor i veću gustoću zakretnog momenta, dok planetarni mjenjač pruža veću krutost i bolju cijenu po newton-metru.

Zazor je slobodno kutno kretanje izlaza kada se ulaz drži. U zglobu robota, to se prikazuje kao mrtva zona u odgovoru upravljanja i kao pogreška položaja kada se smjer promijeni. Harmonijski pogon deformira flexspline s generatorom valova, stvarajući dvije isprepletene zone gotovo bez razmaka. Tipični harmonijski pogon postiže zazor od 1 kutne minute ili bolji, a mnogi modeli postižu 0,5 kutne minute. Standardni planetarni mjenjač ima unutarnji zazor između sunčanog i planetnog zupčanika, tako da zazor obično pada između 3 i 15 kutnih minuta; precizne planetarne jedinice dosežu 1 do 3 kutne minute po višoj cijeni.

Gustoća zakretnog momenta, što znači nazivni zakretni moment po jedinici vanjskog promjera, drugi je odlučujući broj. Fleksibilni klin harmonijskog pogona obavija se oko kružnog klina velikog promjera, tako da ista veličina paketa daje otprilike dva do tri puta veći okretni moment od usporedivog planetarnog mjenjača. Za zglob robota to znači manji i lakši zglob s istom nosivošću. Planetarni mjenjač treba više radijalnog prostora za svoje planetne zupčanike, što ga čini težim za isti izlazni moment.

Kada je zahtjev precizno držanje, harmonijski reduktor deep dive guide detaljnije pokriva implikacije upravljanja gotovo nultim povratnim udarom.

Fleksibilni reduktor zupčanika serije BSHF sa šupljom osovinom Ovaj harmonijski reduktor nudi gotovo nulti zazor i visoku krutost, što ga čini idealnim za primjene preciznog držanja. Njegov kompaktni dizajn šuplje osovine odgovara zglobovima robota koji su ograničeni prostorom, a niska torzijska krutost utječe na podešavanje kontrolera. Pogledajte proizvod →

Krutost i rezonancija: Zašto harmonijski pogon mijenja cijelu kontrolnu petlju

Harmonijski pogon ima nižu torzijsku krutost od planetarnog mjenjača, ali također nema gotovo nikakvog zazora, a ta trgovina mijenja način na koji kontroler reagira.

Torzijska krutost je otpornost na kutni otklon pod opterećenjem. Planetarni mjenjač s nekoliko planetnih zupčanika u kotrljajućem kontaktu je krut; mala jedinica može pokazati 5 do 10 Nm po lučnoj minuti. Harmonijski pogon je mekši jer je flexspline dizajniran za savijanje. Manja krutost, u kombinaciji s nultim zazorom, čini petlju položaja predvidljivijom, ali smanjuje frekvenciju torzijske rezonancije.

Ako robot izvodi pozicioniranje od točke do točke malom brzinom s malim korisnim opterećenjem, harmonijski pogon pobjeđuje. Ako spoj mora odbiti vanjske sile ili podnijeti veliko ubrzanje, čvršći planetarni mjenjač je lakše stabilizirati, jer kontrolna petlja može raditi na većem pojasu bez uzbudljivih strukturnih modova.

Kada je planetarni mjenjač pravi izbor: trošak, radni ciklus i udarna opterećenja

Planetarni mjenjač ispravan je izbor za robotske zglobove koji trebaju ulazne brzine iznad 4000 o/min, moraju izdržati udarna opterećenja ili moraju ostati unutar uskog proračuna.

Planetarni mjenjači uobičajeni su u robotici jer su učinkoviti, s 90 do 97% po stupnju, robusni i pristupačni. Rade pri ulaznim brzinama od 5.000 do 10.000 okretaja u minuti, dok je harmonijski pogon obično ograničen na 3.000 do 4.000 okretaja u minuti jer se flexspline brže zamara pri velikoj brzini. Planetni zupčanici dijele opterećenje na više kontaktnih točaka, tako da su udarne sile raspoređene. Tanki fleksibilni klin harmonijskog pogona može se trajno deformirati pod prevelikim vršnim momentom ili sudarom. Trošak je treći faktor: planetarni mjenjač iste veličine okvira obično košta 30 do 50 posto manje od harmonijskog pogona. Za robota sa šest ili sedam zglobova ta je razlika značajna.

Spiralni planetarni reduktor serije AHL za servo motore Ovaj spiralni planetarni mjenjač pruža gladak, tih rad i visok kapacitet zakretnog momenta. Njegovi integralni ležajevi i mast koja ne zahtijeva održavanje smanjuju vrijeme zastoja, što ga čini isplativim izborom za ramene i laktaste osovine u industrijskim robotima. Pogledajte proizvod →

Kako uskladiti reduktor s robotskim zglobom: praktični okvir za odabir

Odaberite reduktor počevši od zahtjeva za preciznošću položaja, zatim provjeravajući kontinuirani zakretni moment i brzinu te na kraju uspoređujući cijenu i vijek trajanja.

Provjera stvarnih zahtjeva zgloba po redoslijedu sprječava najčešću pogrešku, a to je naručivanje reduktora koji je predimenzioniran za okretni moment, ali premali za točnost.

1. Definirajte potrebnu ponovljivost na krajnjem efektoru, na primjer plus/minus 0,05 mm.
2. Pretvorite to u kutnu rezoluciju na spoju koristeći duljinu segmenta kraka.
3. Izračunajte kontinuirani moment iz RMS opterećenja motora i vršni moment iz profila ubrzanja.
4. Odredite maksimalnu ulaznu brzinu jer je nazivna brzina harmonijskog pretvarača manja od planetarne.
5. Provjerite torzijsku krutost u odnosu na širinu pojasa regulatora.
6. Usporedite ukupne troškove vlasništva, uključujući rezervne dijelove i očekivani vijek trajanja.

BEITTO-vo iskustvo s harmoničkim i planetarnim pogonskim stazama

BEITTO proizvodi planetarne, fleksibilne zupčanike i reduktore s više izlaza, tako da se robotski zglob može specificirati iz obitelji proizvoda na zalihama umjesto zaključavanja u jednu tehnologiju.

Zhejiang Beitto Transmission Technology Co., Ltd. (BEITTO) proizvodi visoko precizne planetarne reduktore u 18 serija, fleksibilne reduktore zupčanika u serijama BSHF, BCSF i BCSG i TD seriju za prijenos s jednim ulazom i više izlaza. Tvrtka upravlja tvornicom od 12.000 četvornih metara s više od 90 zaposlenika i preko 20 godina iskustva u industriji mjenjača. BEITTO-ov proizvodni pogon slijedi japanske precizne proizvodne metode i strogu kontrolu kvalitete, što je važno kada spoj mora zadržati nazivni okretni moment tijekom dugog radnog vijeka.

Za fleksibilnost zglobova robota i kapacitet opterećenja, TDCR serija pruža kompaktnu konfiguraciju s više izlaza. The Serija TDCR dizajnirana je za poboljšanje fleksibilnosti zglobova robota i nosivost uz zadržavanje niskog zazora.

TD-CR serija Spiralni reduktor nagiba sa šupljom osovinom S izlazom šuplje osovine i niskim zazorom, ovaj reduktor s konusnim zupčanikom poboljšava fleksibilnost zglobova robota i nosivost. Njegov dizajn bez održavanja i fleksibilna montaža pojednostavljuju integraciju, nudeći nadopunu harmonijskim pogonima za višeosne sustave. Pogledajte proizvod →

Često postavljana pitanja: Harmonijski pogon u odnosu na planetarni mjenjač za robotske zglobove

Koji reduktor ima manji zazor za robotski zglob?

Harmonijski pogon ima manji zazor, obično 1 lučnu minutu ili bolji. Precizni planetarni mjenjač doseže 1 do 3 kutne minute, ali standardna planetarna jedinica obično pada između 3 i 15 kutnih minuta.

Može li planetarni mjenjač zamijeniti harmonijski pogon u zglobu robota?

Može, ali spoj će imati veći zazor i nižu gustoću momenta za istu veličinu okvira. Planetarni mjenjač također će raditi brže i bolje se nositi sa udarnim opterećenjima, što može biti prednost u zapešću sa osovinama za hvatanje.

Koji je najveći rizik pri odabiru reduktora za zglob robota?

Najveći rizik je odabir samo na temelju nazivnog zakretnog momenta. Mnogi inženjeri zaboravljaju provjeriti torzijsku krutost, ulaznu brzinu i stvarnu ponovljivost spoja. Premekan reduktor može uzrokovati oscilacije, a prespor za maksimalnu brzinu motora skratit će mu vijek trajanja.

Kako mogu izračunati veličinu mjenjača za zglob robota?

Započnite s kontinuiranim okretnim momentom na zglobu, pomnožite s vršnim faktorom od 2 do 3 za ubrzanje, zatim potvrdite potrebnu ulaznu brzinu. Ako je zglobu potrebno precizno držanje, također provjerite zazor i krutost u odnosu na petlju za kontrolu položaja.