Harmonični reduktor: Vodič za duboko ronjenje za sustave kretanja visoke preciznosti

Principi rada i osobine performansi smanjenja harmoničnog (sojskog vala)

Kako mehanizam za naprezanje stvara visoke omjere u kompaktnom paketu

A harmonijski reduktor - često se naziva mjenjač za naprezanje vala - koristi fleksibilnu čašu (flexspline), kruti prsten s unutarnjim zubima i generator eliptičnog vala kako bi se postigli omjeri smanjenja koji su neobično visoki za veličinu i masu jedinice. Kad valni generator deformira šalicu, samo dva režnja flexspline angažiraju prsten u bilo kojem trenutku, a budući da flexsline ima nešto manje zuba od prstena, svaka rotacija generatora valova unapređuje angažman zbog razlike u broju zuba, stvarajući veliko smanjenje. Ova geometrija koncentrira kontakt u pomičnim zonama, koje se širi na mnogim zubima i doprinosi glatkim mrežama. Rezultat je faza aktuatora koja pruža izuzetnu preciznost pozicioniranja s malim povratnim udarcima, izvrsnom torzijskom krutošću i ponovljivim kretanjem čak i pod preokretom opterećenja.

Zašto je povratak inherentno nizak i kako to koristi precizno kretanje

U konvencionalnim vlakovima zupčanika, povratna reakcija proizlazi iz klirensa između krutih zuba. U reduktoru soja, elastična deformacija i obodni omotač zuba proizvode gotovo unaprijed učitani kontakt koji dramatično minimizira slobodnu igru. Za aplikacije koje zahtijevaju ponovljivost luka-minute ili sub-arc-minute-poput gimbala kamera, ruskovi poluvodiča ili kirurške robotike-ovo karakteristika postaje odlučna prednost. A precizni harmonični reduktor nizak povratak Konfiguracija pomaže zadržati položaj u odnosu na poremećaje zakretnog momenta i mikro-vibracije koje bi se inače akumulirale kao pogreška konturiranja, omogućujući kontrolnoj petlji da koristi veće dobitke bez uzbudljivih oscilacija.

Učinkovitost, krutost i razmatranja životnog ciklusa

Učinkovitost ovisi o omjeru, podmazivanju i opterećenju; Tipične vrijednosti konkurentne su kompaktnim planetarnim fazama u umjerenim omjerima, iako vrlo visoki omjeri mogu pokazati nešto više unutarnjih fleksibilnih gubitaka. Aksijalna i radijalna krutost oblikovana je ležajevima i geometrijom slučajeva, dok torzijska krutost odražava debljinu stijenke fleksije i luk angažiranja zuba. Životni ciklus snažno je vezan za pravilno podmazivanje i upravljanje temperaturom; Elastično stresno fleksibilne komponente mogu trajati tisućama sati ako se upravljaju unutarnjim omotnicama zakretnog momenta i brzinom. Dizajneri bi trebali razmotriti dežurne cikluse s čestim pokretanjem i preokretom, jer se polje naprezanja u fleksibilnoj liniji okreće s valnim generatorom i mora se držati ispod granica umora.

Tamo gdje zasjaju harmonični reduktori - i tamo gdje bi se druge mogućnosti mogle uklopiti

Harmonični reduktori izvrsni kada vam je potrebna kompaktna veličina, visoki omjeri u jednoj fazi, niska masa, vrlo nizak povratni udarac i dosljedna točnost tijekom radnog vijeka. Oni su prirodni pogodni za zglobne zglobove, glave pan-nagiba, precizno indeksiranje i kolaborativne zglobove. Ako aplikacija uključuje kontinuiranu rotaciju velike brzine s velikim udarnim opterećenjima ili zahtijeva izuzetno velike ulazne brzine, dizajneri mogu upariti reduktor s fazom pojasa uzvodno ili razmotriti alternativne arhitekture. Ipak, u većini zadataka srednje brzine visoke preciznosti, pristup sojskog vala daje najbolju volumetrijsku učinkovitost i točnost po kilogramu.

Od opterećenja i omjera: praktični vodič prema izračunavanje momenta harmoničnog reduktora

Prevođenje stvarnih zahtjeva u mehaničkim brojevima

Robustan postupak dimenzioniranja započinje mapiranjem svih vanjskih momenta: statički gravitacijski zakretni moment iz korisnog opterećenja i veze, dinamični zakretni moment ubrzanja iz željenih profila kretanja, trenja i momenta za brtvljenje i zateznih momenta poput povlačenja kabela. Učinitidajte sigurnosne čimbenike za nesigurnost i uključite radni ciklus. Cilj jezgre je osigurati da reduktor može prenijeti vrh i RMS momente bez pretjeranog grijanja ili umora. Zatim se odabire omjer kako bi servo motor koji radi u povoljnoj regiji brzine - Torque dok ispunjava ciljeve rezolucije. Budući da harmonični reduktori nude vrlo visoke omjere u jednom stadiju, često možete odabrati manji motor bez ugrožavanja točnosti, pod uvjetom da se poštuje dopuštena ulazna brzina reduktora.

Korak po korak tijek rada s primjerima jednadžbi

• Izračunajte gravitacijsku moment: T _g = m · g · l · cos (θ) O osi zgloba pod kutom najgoreg slučaja.
• Izračunajte okretni moment ubrzanja: T _a = J · α , sa J kao što se odražava inercija i α kao kutno ubrzanje.
• Zbrojite vanjske momente i dodajte marginu: T _req = (T _g T _a T _f ) · Sf .
• Odaberite omjer tako da brzina motora i okretni moment pada na njegovoj slatkoj točki i provjerite ograničenje brzine ulazne brzine.
• Provjerite torzijsku krutost u odnosu na ciljeve vremena pozicioniranja i rješavanja.

Ilustrativni snimka veličine

Razmotrite zglob zgloba s alatom od 2,5 kg u polumjeru od 0,25 m, ciljajući 300 °/s s brzim preokretima. Gravitacijski okretni moment u najgorem položaju je otprilike 2,5 · 9,81 · 0,25 ≈ 6,13 n · m. Pretpostavimo da ubrzanje dodaje 3,5 n · m, a trenje još 0,4 n · m. Sa sigurnosnim faktorom od 1,6, potreban izlazni moment postaje (6,13 3,5 0,4) · 1,6 ≈ 16,7 n · m. Odaberite omjer koji omogućuje da se motor isporuči nakon smanjenja, a pritom zadržava ulaznu brzinu pod granicama i osigurava da se reflektirana inercija može upravljati za kontrolu. Konačno, provjerite kontinuirani okretni moment na RMS -u zgloba, tako da se toplinska ograničenja poštuju tijekom profila misije.

Tablica primjera parametra

Gornji tijek rada utjelovljuje duh harmonijski reduktor izračunavanje zakretnog momenta : kvantificirati, margirati, provjeriti omjer toplinskog ponašanja i iteracije sve dok pokretač ne postigne ciljeve brzine, krutosti i točnosti bez prevelikih komponenti.

Dizajniranje a Harmonični reduktor za robotsku ruku u industrijskim ćelijama

Mapiranje zahtjeva zgloba u kinematičkom lancu

ARM više osi obično sadrži smanjenje zahtjeva zakretnog momenta od baze do zgloba; Međutim, zahtjevi za točnošću često se povećavaju prema krajnjem efektu. Pri odabiru a Harmonični reduktor za robotsku ruku Spojevi, baza može favorizirati veću moment i krutost zbog stabilnosti pozicije u dugim vezama, dok zglob zahtijeva minimalnu reakciju i nisku masu za okretnost. Kompaktna aksijalna dimenzija reduktora pomaže da središte mase ostane blizu svake osi, smanjujući potrebnu kontra-torknu i poboljšavajući energetsku učinkovitost u radnim ciklusima s čestim pokretanjem i zaustavljanjima.

Kontrola razmatranja: podudaranje i usklađenost inercije

Budući da omjer reduktora umnožava moment motora i dijeli brzinu, on također povećava inerciju od reflektirane opterećenja s kvadratom omjera kao što to vidi motor. Ostvarivanje ravnoteže između visokog omjera rezolucije i skromnog omjera za kontroliranost je neophodno. Prekomjerna odražena inercija može prisiliti konzervativne kontrolne dobitke i produžiti vrijeme taloženja. Torzijsku usklađenost reduktora treba uzeti u obzir u servo model; Premalo krutosti može se povezati s inercijom opterećenja i stvoriti lagano prigušene načine, dok stroža konfiguracija podržava veću propusnost i oštrije praćenje staza bez prevrtanja.

Čimbenici okoliša i pouzdanosti

Industrijske stanice izlažu zglobove promjenama temperature, prašine i povremenih utjecaja. Odaberite brtvljenje i podmazivanje kompatibilno s planovima za okoliš i održavanje. Ako ARM doživi česte alate, razmislite o dodatnoj sigurnosnoj granici za prolazne momente tijekom pristajanja. Za vertikalne osi koje se moraju držati opterećenja tijekom gubitka snage, integrirati kočnicu ili odabrati reduktor s niskom unutarnjom pozadinom kako bi se ograničila udaljenost pada dok se kočnica uključuje.

Usporedba naglaska na ruku

Odabir a Kompaktni harmonični reduktor za Cobot Zglobovi

Sigurnost ljudskih razmjera i potreba za laganim prijenosom

Kolaborativni roboti dijele radne prostore s ljudima i na taj način daju prioritet glatkoj, inherentno sigurnoj dinamici. A Kompaktni harmonični reduktor za Cobot Omogućuje veliko smanjenje male omotnice, pomažući laganim rukama koje ograničavaju inerciju i utječu na energiju. Glatko, blizu nule angažmana podupire procjenu okretnog momenta visoke rezolucije za otkrivanje sudara, dok kompaktnost omogućava da se pokretači uguraju u tanke profile veza koje je lakše zaštititi i zaokružiti za sigurnost.

Pozadinabilnost i kontrola sile

Koboti imaju koristi od spojeva koji se mogu pozabaviti razumnim okretnim momentom kako bi sustav mogao otkriti i reagirati na neočekivani kontakt. Harmonični reduktori razlikuju se u prividnoj pozadivosti ovisno o omjeru i trenju pečata; Odabir umjerenih omjera i optimizirano podmazivanje pomaže. Budući da koboti često rade s manjim brzinama s čestom ljudskom interakcijom, toplinski prostor za glavu i kontinuirani moment - ne samo vrhunac - trebali bi se provjeriti. Motori s niskim kockicama upareni s reduktorima koji minimiziraju izdvajanje poboljšavaju kontrolu male sile, omogućujući sklapanje skladanja i načina rada ruku.

Korisni teret, radni prostor i ciklusi radnog prostora

Iako kolaborativni teret mogu biti skromni, dugi doseg i proširene vodoravne poze i dalje mogu stvoriti smisleni gravitacijski zakretni moment. Reduktor mora biti veličine za držanje najgoreg slučaja, a pritom računa o sigurnosnim funkcijama poput snage i ograničavanja sile koje mogu umanjiti maksimalne dopuštene brzine. Dizajneri bi trebali modelirati uobičajene zadatke - branje, stroj za stroj, lagano odvijanje - kako bi odredili pravi RMS okretni moment i osigurali da toplinska ocjena reduktora ne premaši tijekom kontinuiranog suradnje.

Razmatranja usmjerena na kabine nasuprot općem industrijskom oružju

Okvir odluke: Harmonični reduktor vs planetarni mjenjač

Uspoređujući arhitekture kroz metrike koje su važne

I napojni valovi i planetarni prijenosi mogu donijeti visoke omjere i gustoću zakretnog momenta, ali njihova se ponašanja razlikuju na načine koji utječu na prikladnost primjene. Harmonične jedinice naglašavaju ultra-niski povratni udarac, kompaktnu aksijalnu duljinu i visoke jednostepene omjere, što ih čini izvrsnim za precizne zglobove i kompaktne zglobove. Planetarne faze obično nude veću sposobnost ulazne brzine, snažne otpornosti na udarce i vrlo dobru učinkovitost u umjerenim omjerima, što može biti atraktivno za kontinuirane osovine rotacije i vretena guste snage. Prilikom ocjenjivanja Harmonični reduktor vs planetarni mjenjač Opcije, stabilnost odvajanja u životu, torzijska krutost, buka, intervali podmazivanja i toplinski trag vašeg radnog ciklusa.

Usporedna tablica za usporedbu

Odabir s namjerom, a ne navikom

Ako je vaš KPI ponovljiva točnost s minimalnom poštivanjem, a precizni harmonični reduktor nizak povratak Konfiguracija nudi jasne prednosti. Ako je vaš KPI kontinuirana rotacija velike brzine i otpornost na ponavljajuće udarce, planetarna faza može biti jednostavnija. Mnogi sustavi miješaju oba: harmonična na zglobu radi točnosti i planetarnih na ranijim osi radi propusnosti snage. Započnite od mjerljivih zahtjeva, a ne naslijeđenih izbora.

Sastavljanje svega: odabir, integracija i dugovječnost

Praktični popis za odabir prvog prolaza

• Definirajte izlazni moment: vrh i RMS, uključujući sigurnosne faktore.
• Postavite ciljeve točnosti: dopuštena povratna reakcija, torzijska krutost, ponovljivost.
• Odaberite omjer putem izračunavanje momenta harmoničnog reduktora i podudaranje motora.
• Provjerite ograničenja ulazne brzine, dopušteno prevrtanje opterećenja i trajanje života.
• Potvrditi toplinski porast u radnom ciklusu; Planirajte toplinske staze i montažu.
• Procijeniti pozadinu i usklađenost za zadatke pod kontrolom sile u a kompaktan harmonijski reduktor za kobot ili a Harmonični reduktor za robotsku ruku .

Napomene o integraciji koje štite točnost

Montažna lica moraju biti ravna i koaksijalna; Čak i male neusklađenosti mogu unaprijed učitati ležajeve i iskriviti fleksibilnu, ponižavajući život. Koristite preporučene momente vijaka i uzorke slijeda. Izbjegavajte prijenos vanjskog šoka kroz kućište razdvajanjem čvora gdje je to moguće. Za upravljanje kablovima, ruta fleksibilnih dijelova kako bi se smanjile dodane momente trenja koji bi prikrili osjetljive pragove otkrivanja sudara.

Prakse održavanja koje s vremenom drže nisku povratnu reakciju

Koristite navedeni intervali maziva i punjenje; Prekomjerna ili nekompatibilna mast može povisiti temperaturu i smanjiti učinkovitost. Pratite temperaturu tijekom dugih ciklusa; Ako stambeno zbrinjavanje radi vruće nego što se očekivalo, ponovite pretpostavke o ciklusu radnog ciklusa, protok zraka okoliša ili odabir omjera. Periodično izmjerite statičku krutost i pogrešku pozicioniranja na testnom učvršćenju; Rastuća usklađenost može upozoriti trošenje prije nego što utječe na kvalitetu proizvodnje.

Integration radi, a ne sažetak