هارمونیک درایو در مقابل گیربکس سیاره ای: کدام یک برای اتصالات بازوی ربات SCARA برنده می شود؟

یک بازوی ربات جمع و جور SCARA که 24/7 در زمان چرخه 0.4 ثانیه جابجا می شود، با 2 کیلوگرم بار محموله و 3000 ساعت کار مداوم، تصمیم گیری کاهنده در زمان مشترک را بسیار مهم می کند. در محور شانه، جایی که توده بازو و محموله ترکیبی بالاترین لحظه را ایجاد می کنند درایو هارمونیک در مقابل گیربکس سیاره ای انتخاب تکرارپذیری، فواصل نگهداری و هزینه کل هر محور را تعیین می کند.

آنچه که یک SCARA مشترک از یک کاهش دهنده می خواهد

یک مفصل SCARA دارای یک پوشش عملیاتی باریک است اما بودجه تحمل محدودی دارد. قبل از مقایسه طرح‌های هارمونیک و سیاره‌ای، سه الزام غیرقابل مذاکره را تعریف کنید: تکرارپذیری موقعیت، سختی لحظه‌ای، و حداکثر گشتاور لحظه‌ای.

• بکلک: 0.1 تا 0.3 دقیقه قوس برای محور آرنج و مچ، 0.5 تا 1 دقیقه قوس برای شانه.
• سختی: سفتی پیچشی باید در برابر حالت‌های ارتعاشی تقویت‌شده با طول بازو مقاومت کند.
• نسبت اینرسی: اینرسی روتور کاهنده و اینرسی بازوی بازتابی بر تنظیم سروو تأثیر می گذارد.
• چرخه کاری: اکثر اتصالات SCARA 1 تا 2 میلیون چرخه در سال را بدون پنجره های تعمیر و نگهداری انجام می دهند.

هارمونیک درایو در مقابل گیربکس سیاره ای: جایی که هارمونیک برنده می شود

برای محورهای آرنج و مچ، یک درایو هارمونیک کمترین عکس العمل قابل دستیابی را در یک واحد تک مرحله ای فراهم می کند. اسپلاین بیرونی انعطاف‌پذیر یا flexspline، برای حفظ تماس با اسپلین دایره‌ای تغییر شکل می‌دهد و بدون سیستم پیش‌لود عکس‌العمل تقریبا صفر می‌دهد.

کاهنده چرخ دنده انعطاف پذیر سری BSHF برای مفاصل کم پشت این کاهنده که با شفت توخالی بزرگ و بدنه فشرده طراحی شده است، گشتاور و استحکام بالایی را ارائه می‌کند و وزن را به حداقل می‌رساند و آن را برای بازوهای ربات سبک وزن و مفاصل دقیق ایده‌آل می‌کند. مشاهده محصول →

درایوهای هارمونیک نیز سبک ترین راه برای دستیابی به کاهش زیاد در یک پاکت کوچک هستند. یک مرحله 50:1 تا 160:1 را فراهم می کند که تسمه یا مرحله دنده ثانویه را حذف می کند. برای SCARA محموله 2 کیلوگرمی، محور زانویی بارهای ضربه ناچیزی را مشاهده می کند، بنابراین حد خستگی فلکس لاین یک عامل محدود کننده در کار اسمی نیست.

جایی که یک درایو هارمونیک با مشکل مواجه است، محور شانه در SCARA 10 کیلوگرمی یا بزرگتر است. مجموعه یک تکه فلکس لاین و بلبرینگ تحمل ضربه کمتری نسبت به مجموعه دنده سیاره ای سخت شده دارد. نوک بار ناشی از تشخیص برخورد یا ابزار با سرعت بالا در انتهای بازو می تواند از ظرفیت گشتاور flexspline فراتر رفته و باعث ایجاد مجموعه دائمی شود.

جایی که گیربکس های سیاره ای درایوهای هارمونیک را شکست می دهند

گیربکس های سیاره ای محور شانه ربات های بزرگتر SCARA را به خود اختصاص می دهند زیرا آنها بارهای گشتاور و ضربه ای بالا را با آرایش چرخ دنده های بار تقسیم می کنند. چندین چرخ دنده سیاره ای بار را به اشتراک می گذارند، بنابراین حداکثر گشتاور در بسیاری از نقاط تماس دندان توزیع می شود.

کاهنده گیربکس سیاره ای AHB با برگشت کم و گشتاور بالا این کاهنده با داشتن چرخ دنده های مارپیچ سخت شده و زمینی، عملکرد نرم، بی صدا و استحکام بالایی را ارائه می دهد و آن را برای محورهای شانه ای که بارهای سنگین و معکوس های مکرر را تحمل می کنند، مناسب می کند. مشاهده محصول →

کاهنده های سیاره ای دقیق در کلاس AHB معمولاً 1 تا 3 دقیقه قوس الکتریکی در نسخه های دقیق استاندارد و 0.5 تا 1 دقیقه قوس الکتریکی با یاتاقان خروجی از قبل بارگذاری شده ارائه می دهند. از طریق سخت شدن و آسیاب کردن، جناح های دندانه چرخ دنده در برابر فرورفتگی سطح حتی در شرایط معکوس های مکرر استارت-استاپ مقاومت می کنند. کاهنده های سیاره ای دقیق برای مفاصل ربات به طور معمول چنین شرایطی را ببینید.

راه‌حل پیش‌بارگیری با حداقل تعصب یا محلول شستشوی بلبرینگ در واحدهای سیاره‌ای مدرن می‌تواند خروجی زیر 0.1 میلی‌متر را به همراه داشته باشد. با این حال، فاصله‌های داخلی کناره‌ها به‌طور میانگین در خروجی تقریباً هرگز کمتر از 0.5 دقیقه قوس الکتریکی بدون ترمز پیچیده یا مرحله حرکت دوگانه نیست.

مقایسه مستقیم: عملکرد هارمونیک در مقابل گیربکس سیاره ای

جدول زیر مرتبط ترین معیارها را برای انتخاب مشترک SCARA خلاصه می کند.

یک تفاوت ساختاری مهم: درایوهای هارمونیک برای ایجاد تماس چرخ دنده به انحراف فلکس لاین تکیه می کنند و بار توسط اسپلین دایره ای و فلکس لاین به طور همزمان حمل می شود. گیربکس های سیاره ای از سه یا چهار سیاره یکسان برای توزیع بار استفاده می کنند، بنابراین اضافه بار لحظه ای بخشنده تر است.

کارایی، گرم کردن، و تعامل سروو تحت وظیفه مداوم

درایوهای هارمونیک 60 تا 75 درصد راندمان را در نسبت 50:1 ارائه می دهند، در حالی که گیربکس های سیاره ای معمولاً با همان نسبت خروجی به 90 تا 95 درصد می رسند. این تفاوت به عنوان تولید گرما در عملیات SCARA با کار مداوم نشان داده می شود. سروو موتور باید جریان اضافی را برای غلبه بر گشتاور بدون بار بیشتر یک کاهنده هارمونیک در حالت سکون تامین کند، که بر بهره کنترل کننده تاثیر می گذارد و می تواند باعث رانش حرارتی در یک بازوی فشرده شود.

ZHEJIANG BEITTO TRANSMISSION TECHNOLOGY CO., LTD.، که تحت نام تجاری BEITTO ساخته می شود، بارها شاهد این حالت خرابی در این زمینه بوده است: یک زانویی مبتنی بر هارمونیک که پس از دو شیفت روز دقت موقعیت خود را از دست می دهد زیرا دمای سیم پیچ سروو 15 درجه سانتیگراد بالاتر از یک دقیقه افزایش می یابد. کاهنده‌های سیاره‌ای، با تلفات عناصر غلتشی ساده‌تر، در همان چرخه کار سردتر می‌مانند.

چارچوب تصمیم برای سازندگان ربات SCARA

با اجرای یک فرآیند ارزیابی پنج مرحله ای، نوع کاهنده را انتخاب کنید.

1. بودجه تکرارپذیری مشترک را از برگه مشخصات محصول SCARA تعریف کنید.
2. گشتاور پیک و پیوسته را از انتخاب موتور و مدل دینامیکی بازو محاسبه کنید.
3. سفتی حاشیه ای را با طول بازو اندازه گیری کنید.
4. نسبت کاهش را با RPM و پنجره گشتاور نامی سروو موتور مطابقت دهید.
5. رتبه بار شوک را برای ابزار خاص انتهای بازو و استراتژی جلوگیری از برخورد مقایسه کنید.

یک قانون رایج در میدان: اگر گشتاور محور شانه از 40 نیوتن متر تجاوز کند و ربات یک برنامه دقیق اتاق تمیز را اجرا نکند، گزینه سیاره ای انتخاب طراحی ایمن تری است. برای یک کلاس SCARA محموله 5 کیلوگرمی، درایوهای هارمونیک روی آرنج و مچ دست، بازوی سبک تر و ساده تر با مراحل دنده کمتر را ارائه می دهند.

کموتاتور چرخ دنده اریب مارپیچی سری TD-CR با خروجی شفت توخالی این کاهنده دارای طراحی شفت توخالی برای مسیریابی انعطاف‌پذیر است و انتقال قدرت صاف و کارآمد را با عکس‌العمل کم و گشتاور بالا فراهم می‌کند و از تنظیمات چند محوره در سیستم‌های فشرده پشتیبانی می‌کند. مشاهده محصول →

بسیاری از یکپارچه‌سازها در چین و اروپا معماری‌های هیبریدی SCARA را می‌سازند: یک کاهنده سیاره‌ای روی شانه، دو درایو هارمونیک در آرنج و مچ دست. این روش وزن بازو را پایین نگه می دارد و در عین حال فضای سر گشتاور را در شانه حفظ می کند. کاهنده چند خروجی تک ورودی سری TDCR همچنین می تواند به ماژول های چند محوره خدمت کند و تعداد اجزا را در یک بازوی ربات فشرده کاهش دهد.

پرسش‌های متداول: درایو هارمونیک در مقابل گیربکس سیاره‌ای برای SCARA