Harmonični pogon u odnosu na planetarni mjenjač: Što pobjeđuje za zglobove ruku robota SCARA?

Kompaktna SCARA robotska ruka koja 24/7 izvodi odabir i postavljanje u vremenu ciklusa od 0,4 s, s nosivošću od 2 kg i 3000 sati kontinuiranog rada, čini odluku o reduktoru na zglobu kritičnom za poslovanje. Na osi ramena, gdje kombinirana masa ruke i teret stvaraju najveći moment, harmonijski pogon vs planetarni mjenjač izbor određuje ponovljivost, intervale održavanja i ukupne troškove po osi.

Što SCARA zglob zahtijeva od reduktora

SCARA zglob ima usko radno područje, ali ograničen proračun tolerancije. Prije usporedbe harmonijskog i planetarnog dizajna definirajte tri zahtjeva o kojima se ne može pregovarati: ponovljivost pozicioniranja, krutost momenta i vršni moment momenta.

• Zazor: 0,1 do 0,3 kutne minute za osi lakta i zgloba, 0,5 do 1 kutna minuta za rame.
• Krutost: torzijska krutost mora izdržati načine vibracija pojačane duljinom ruke.
• Omjer inercije: inercija rotora reduktora i inercija reflektirane ruke utječu na podešavanje servoagregata.
• Radni ciklus: većina SCARA spojeva izvodi 1 do 2 milijuna ciklusa godišnje bez prozora za održavanje.

Harmonični pogon nasuprot planetarnom mjenjaču: gdje harmonijski pobjeđuje

Za osi lakta i zgloba, harmonijski pogon osigurava najniži mogući zazor u jednostupanjskom uređaju. Fleksibilni vanjski klin, ili flexspline, deformira se kako bi održao kontakt s kružnim klinom, dajući gotovo nulti zazor bez sustava predopterećenja.

Fleksibilni reduktor zupčanika serije BSHF za spojeve s malim zazorom Dizajniran s velikom šupljom osovinom i kompaktnim tijelom, ovaj reduktor nudi veliki okretni moment i krutost dok minimalizira težinu, što ga čini idealnim za lagane robotske ruke i precizne zglobove. Pogledajte proizvod →

Harmonijski pogoni također su najlakši način za postizanje visoke redukcije u maloj ovojnici. Jedan stupanj osigurava 50:1 do 160:1, što eliminira sekundarni remen ili stupanj zupčanika. Za SCARA nosivost od 2 kg, osovina koljena doživljava zanemariva udarna opterećenja, tako da granica zamora fleksibilnog splajna nije ograničavajući faktor pri nominalnom radu.

Ono gdje se harmonijski pogon muči je os ramena u SCARA-i od 10 kg ili više. Jednodijelni flexspline i sklop ležaja imaju nižu toleranciju na udarce od očvrslog planetarnog zupčanika. Šiljci opterećenja od otkrivanja sudara ili alata velike brzine na kraju kraka mogu premašiti kapacitet okretnog momenta savitljive spojnice i uzrokovati trajno podešavanje.

Gdje planetarni mjenjači pobjeđuju harmonijske pogone

Planetarni mjenjači osvajaju ramenu osovinu većih SCARA robota jer podnose veliki okretni moment i udarna opterećenja s rasporedom zupčanika s podijeljenim opterećenjem. Nekoliko planetnih zupčanika dijeli opterećenje, tako da se vršni okretni moment raspoređuje na mnoge kontaktne točke zuba.

AHB reduktor planetarnog mjenjača s malim zazorom i velikim zakretnim momentom Uz kaljene i brušene spiralne zupčanike, ovaj reduktor pruža gladak, tih rad i visoku krutost, što ga čini prikladnim za ramene osovine koje podnose teška opterećenja i česta preokretanja. Pogledajte proizvod →

Precizni planetarni reduktori u klasi AHB obično nude zazor od 1 do 3 kutne minute u standardnim preciznim verzijama i 0,5 do 1 kutnu minutu s prednapetim izlaznim ležajem. Kaljenjem i brušenjem, bokovi zuba zupčanika otporni su na površinske udubljenja čak i pod čestim start-stop promjenama. Precizni planetarni reduktori za zglobove robota rutinski vidjeti takve uvjete.

Rješenje minimalnog prednaprezanja ili podloške ležaja u modernim planetarnim jedinicama može dovesti do odstupanja ispod 0,1 mm. Ipak, unutarnji bočni razmaci znače da izmjereni zazor na izlazu gotovo nikad nije ispod 0,5 kutnih minuta bez sofisticirane kočnice ili stupnja s dvostrukim pogonom.

Izravna usporedba: performanse harmonijskog pogona u odnosu na planetarni mjenjač

Tablica u nastavku sažima najrelevantnije metrike za odabir SCARA zglobova.

Važna strukturna razlika: harmonijski pogoni oslanjaju se na deformaciju savitljivog utora za stvaranje kontakta zupčanika, a opterećenje istovremeno nose kružni utor i savitljivi utor. Planetarni mjenjači koriste tri ili četiri identična planeta za raspodjelu opterećenja, tako da je trenutno preopterećenje lakše oprostiti.

Učinkovitost, zagrijavanje i servo interakcija pod kontinuiranim radom

Harmonijski pogoni isporučuju 60 do 75 posto učinkovitosti pri omjeru 50:1, dok planetarni prijenosnici obično dosežu 90 do 95 posto pri istom izlaznom omjeru. Razlika se očituje kao stvaranje topline u kontinuiranom radu SCARA. Servo motor mora opskrbljivati ​​dodatnu struju kako bi prevladao veći okretni moment bez opterećenja harmonijskog reduktora u mirovanju, što utječe na pojačanje regulatora i može uzrokovati toplinski pomak u kompaktnoj ruci.

ZHEJIANG BEITTO TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD., koji gradi pod markom BEITTO, svjedočio je ovom načinu kvara opetovano na terenu: harmonički pogonjeno koljeno koje gubi točnost položaja nakon dana u dvije smjene jer temperatura namota servo motora raste za 15 stupnjeva Celzijevih iznad nominalne. Planetarni reduktori, sa svojim jednostavnijim gubicima kotrljajućih elemenata, ostaju hladniji pod istim radnim ciklusom.

Okvir za odlučivanje za SCARA robote graditelje

Odaberite vrstu reduktora implementacijom postupka procjene u pet koraka.

1. Definirajte proračun ponovljivosti spoja iz specifikacije SCARA proizvoda.
2. Izračunajte vršni i kontinuirani moment iz odabira motora i dinamičkog modela ruke.
3. Izmjerite graničnu krutost prema duljini ruke.
4. Uskladite omjer redukcije s nazivnim brojem okretaja u minuti i prozorom zakretnog momenta servo motora.
5. Usporedite ocjenu udarnog opterećenja za određeni alat na kraju ruke i strategiju izbjegavanja sudara.

Uobičajeno pravilo s terena: ako okretni moment osi ramena prelazi 40 Nm, a robot ne izvodi strogu aplikaciju čiste sobe, planetarna opcija je sigurniji izbor dizajna. Za klasu nosivosti od 5 kg SCARA, harmonijski pogoni na laktu i zapešću nude lakšu, jednostavniju ruku s manje stupnjeva prijenosa.

Komutator sa spiralnim konusnim zupčanikom serije TD-CR s izlazom šuplje osovine Ovaj reduktor ima dizajn šuplje osovine za fleksibilno usmjeravanje i pruža gladak, učinkovit prijenos snage s malim zazorom i velikim okretnim momentom, podržavajući višeosne konfiguracije u kompaktnim sustavima. Pogledajte proizvod →

Mnogi integratori u Kini i Europi grade hibridne SCARA arhitekture: planetarni reduktor na ramenu, dva harmonijska pogona na laktu i zapešću. Ovaj pristup smanjuje težinu ruke dok zadržava prostor za okretni moment na ramenu. Reduktor serije TDCR s jednim ulazom i višestrukim izlazom također može opsluživati ​​module s više osi, smanjujući broj komponenti u kompaktnoj robotskoj ruci.

FAQ: Harmonični pogon u odnosu na planetarni mjenjač za SCARA