کاهش دهنده هارمونیک: راهنمای عمیق شیرجه برای سیستم های حرکتی با دقت بالا

اصول کار و ویژگی های عملکرد کاهش هارمونیک (موج کرنش)

چگونه مکانیسم موج کرنش نسبت های بالایی را در یک بسته جمع و جور ایجاد می کند

بوها کاهش دهنده هارمونیک - از این رو ، گیربکس موج کرنش نامیده می شود - از یک فنجان انعطاف پذیر (FlexSpline) ، یک حلقه سفت و سخت با دندانهای داخلی و یک مولد موج بیضوی برای دستیابی به نسبت های کاهش که برای اندازه و جرم واحد به طور غیرمعمول زیاد است ، استفاده می کند. هنگامی که ژنراتور موج فنجان را تغییر شکل می دهد ، فقط دو لوب از Flexspline حلقه را در هر لحظه درگیر می کنند و از آنجا که Flexspline دارای دندانهای کمی کمتر از حلقه است ، هر چرخش ژنراتور موج باعث افزایش تعامل با اختلاف تعداد دندان می شود و باعث کاهش زیاد می شود. این هندسه در مناطق در حال حرکت ، که در بسیاری از دندان ها پوشیده شده است ، تمرکز می کند و به مشبک کردن مشارکت می کند. نتیجه یک مرحله محرک است که دقت موقعیت یابی استثنایی را با واکنش های کم ، سفتی پیچشی عالی و حرکت قابل تکرار حتی در زیر بارهای معکوس ارائه می دهد.

چرا واکنش شدید ذاتاً کم است و چگونه این سود از حرکت دقیق بهره می برد

در قطارهای دنده معمولی ، واکنش شدید ناشی از ترخیص بین دندانهای سفت و سخت است. در یک کاهش موج کرنش ، تغییر شکل الاستیک و بسته بندی دندان محیطی یک تماس تقریباً بارگذاری شده ایجاد می کند که بازی آزاد را به حداقل می رساند. برای برنامه های کاربردی که نیاز به تکرار سرعت قوس یا زیر قوس در دقیقه-مانند گیمبال های دوربین ، دست زدن به نیمه هادی یا روباتیک جراحی-این ویژگی به یک مزیت تعیین کننده تبدیل می شود. بوها کاهش دقیق هارمونیک کاهش عکسبرداری کم پیکربندی به نگه داشتن موقعیت در برابر اختلالات گشتاور و میکرو لرزش که در غیر این صورت به عنوان خطای کانتورینگ جمع می شود ، کمک می کند و به حلقه کنترل اجازه می دهد تا بدون نوسانات هیجان انگیز از سودهای بالاتر استفاده کند.

بهره وری ، سفتی و ملاحظات چرخه عمر

بهره وری به نسبت ، روغن کاری و بار بستگی دارد. مقادیر معمولی با مراحل سیاره ای جمع و جور در نسبت متوسط ​​رقابتی هستند ، اگرچه نسبت های بسیار بالا ممکن است ضررهای انعطاف پذیر داخلی را نشان دهند. سفتی محوری و شعاعی توسط یاتاقان ها و هندسه مورد شکل شکل می گیرد ، در حالی که سفتی پیچشی نشان دهنده ضخامت دیواره فلکسپلین و قوس درگیری دندان است. چرخه عمر به شدت با روغن کاری مناسب و مدیریت دما گره خورده است. در صورت کار در داخل گشتاور مشخص شده و پاکت های سرعت ، اجزای انعطاف پذیر استرس می توانند هزاران ساعت کار کنند. طراحان باید چرخه های وظیفه را با حرکت مکرر شروع و معکوس در نظر بگیرند ، زیرا میدان کرنش در فلکسپلین با ژنراتور موج می چرخد ​​و باید در زیر محدودیت های خستگی نگه داشته شود.

جایی که کاهش دهنده های هارمونیک می درخشند - و در جایی که گزینه های دیگر ممکن است جای بگیرند

کاهش دهنده های هارمونیک در صورت نیاز به اندازه جمع و جور ، نسبت های بالا در یک مرحله ، جرم کم ، واکنش بسیار کم و دقت مداوم در طول عمر خدمات ، عالی هستند. آنها یک طبیعی طبیعی برای اتصالات مفصل ، سرهای شطرنجی ، نمایه سازی دقیق و مچ دست ربات مشترک هستند. اگر برنامه شامل چرخش مداوم با سرعت بالا با بارهای شوک سنگین باشد یا سرعت ورودی بسیار بالایی را بخواهد ، طراحان ممکن است کاهش دهنده را با مرحله کمربند بالادست جفت کنند یا معماری های متناوب را در نظر بگیرند. با این وجود ، در اکثر کارهای با سرعت متوسط ​​و با دقت بالا ، رویکرد موج کرنش بهترین کارایی و دقت حجمی در کلاس را در هر کیلوگرم به دست می آورد.

از بار به نسبت: یک راهنمای عملی به محاسبه گشتاور کاهش دهنده هارمونیک

ترجمه نیازهای دنیای واقعی به اعداد مکانیکی

یک فرآیند اندازه قوی با نقشه برداری از تمام گشتاور های خارجی آغاز می شود: گشتاور گرانش استاتیک از بار و پیوند ، گشتاور شتاب پویا از پروفایل های حرکتی مورد نظر ، گشتاور اصطکاک و مهر و موم و گشتاور آشفتگی مانند کشیدن کابل. عوامل ایمنی را برای عدم اطمینان اضافه کرده و شامل چرخه وظیفه است. هدف اصلی این است که اطمینان حاصل شود که کاهش دهنده می تواند گشتاور های اوج و RMS را بدون گرمایش یا خستگی بیش از حد منتقل کند. سپس این نسبت برای نگه داشتن موتور سروو در منطقه ای با سرعت مطلوب و در حالی که اهداف وضوح را انجام می دهد ، انتخاب می شود. از آنجا که کاهش دهنده های هارمونیک نسبت های تک مرحله ای بسیار بالایی را ارائه می دهند ، شما اغلب می توانید یک موتور کوچکتر را بدون به خطر انداختن دقت انتخاب کنید ، مشروط بر اینکه سرعت ورودی مجاز کاهش دهنده آن رعایت شود.

گردش کار گام به گام با معادلات مثال

• گشتاور گرانش را محاسبه کنید: حرف _جف = مگس · جف · l · cos (θ) در مورد محور مشترک در زاویه بدترین حالت.
• گشتاور شتاب محاسبه: حرف _بوها = j · α ، با j به عنوان اینرسی منعکس شده و α به عنوان شتاب زاویه ای.
• گشتاور های خارجی را جمع کنید و حاشیه اضافه کنید: حرف _رفیق = (t _جف حرف _بوها حرف _ج ) · SF .
• نسبت را انتخاب کنید تا سرعت موتور و گشتاور در نقطه شیرین خود قرار بگیرید و حد مجاز سرعت ورودی را تأیید کنید.
• سفتی پیچشی را در برابر موقعیت یابی و حل و فصل اهداف زمان بررسی کنید.

عکس فوری اندازه گیری

مفصل مچ دست را با ابزار 2.5 کیلوگرم در شعاع 0.25 متر در نظر بگیرید و 300 درجه در ثانیه را با معکوس سریع هدف قرار دهید. گشتاور گرانش در بدترین حالت تقریباً 2.5 · 9.81 · 0.25 ≈ 6.13 n · m است. فرض کنید شتاب 3.5 نانومتر اضافه می کند و اصطکاک 0.4 N · متر دیگر. با ضریب ایمنی 1.6 ، گشتاور خروجی مورد نیاز (6.13 3.5 0.4) · 1.6 ≈ 16.7 n · متر می شود. نسبت را انتخاب کنید که به موتور اجازه می دهد پس از کاهش در حالی که سرعت ورودی را در محدوده نگه می دارد ، این کار را تحویل دهد و اطمینان حاصل شود که اینرسی منعکس شده برای کنترل قابل کنترل است. سرانجام ، گشتاور مداوم را در وظیفه RMS مفصل تأیید کنید تا محدودیت های حرارتی بر روی مشخصات ماموریت رعایت شود.

جدول پارامتر مثال

گردش کار فوق مظهر روح است کاهش دهنده هارمونیک محاسبه گشتاور : کمیت ، حاشیه ، تأیید رفتار حرارتی و نسبت تکرار تا زمانی که محرک به سرعت ، سفتی و دقت و بدون اجزای بزرگ برخورد کند.

طراحی کاهش دهنده هارمونیک برای بازوی روباتیک در سلولهای صنعتی

نقشه برداری نیازهای مفصل در سراسر زنجیره سینماتیک

یک بازوی چند محوری به طور معمول دارای کاهش نیاز گشتاور از پایه به مچ دست است. با این حال ، تقاضای دقت اغلب به سمت مؤثر نهایی افزایش می یابد. هنگام انتخاب a کاهش دهنده هارمونیک برای بازوی روباتیک اتصالات ، این پایه ممکن است گشتاور و سختی بالاتری را برای ثبات موقعیت در زیر پیوندهای طولانی به نفع خود داشته باشد ، در حالی که مچ دست نیاز کمترین واکنش و جرم کم را برای چابکی دارد. ابعاد محوری جمع و جور کاهش دهنده به نگه داشتن مرکز جرم بازو نزدیک به هر محور کمک می کند ، ضد گشت و گذار مورد نیاز و بهبود بهره وری انرژی را در چرخه های وظیفه با شروع و توقف مکرر کاهش می دهد.

ملاحظات کنترل: تطبیق و انطباق بی تحرکی

از آنجا که نسبت کاهش دهنده گشتاور حرکتی را ضرب می کند و سرعت را تقسیم می کند ، همچنین باعث افزایش بی تحرک بار توسط مربع نسبت می شود که توسط موتور مشاهده می شود. ایجاد تعادل بین نسبت بالا برای وضوح و نسبت متوسط ​​برای کنترل ، ضروری است. اینرسی بیش از حد منعکس شده می تواند سود کنترل محافظه کارانه را مجبور کند و مدت زمان تسویه حساب را طولانی تر کند. رعایت پیچشی از کاهش دهنده باید در مدل سروو قرار گیرد. سختی کمی می تواند با بی تحرکی بار و ایجاد حالت های کم نور ایجاد شود ، در حالی که یک پیکربندی سخت تر از پهنای باند بالاتر و ردیابی مسیر واضح تر بدون استفاده از آن پشتیبانی می کند.

عوامل محیطی و قابلیت اطمینان

سلولهای صنعتی اتصالات را در معرض نوسانات دما ، گرد و غبار و اثرات گاه به گاه قرار می دهند. مهر و موم و روغن کاری سازگار با محیط و برنامه های نگهداری را انتخاب کنید. اگر بازو در حال تغییر ابزار مکرر ابزار است ، حاشیه ایمنی اضافی را برای گشتاور های گذرا در هنگام اتصال در نظر بگیرید. برای محورهای عمودی که باید در هنگام از بین رفتن برق بار را نگه دارند ، یک ترمز را ادغام کنید یا یک کاهش دهنده با پس زمینه داخلی پایین را انتخاب کنید تا در حالی که ترمز درگیر می شود ، فاصله سقوط را محدود کند.

مقایسه تأکید مشترک بازو

انتخاب a کاهش دهنده هارمونیک جمع و جور برای cobot اتصالات

ایمنی در مقیاس انسان و نیاز به انتقال سبک وزن

روبات های مشارکتی فضاهای کاری را با افراد به اشتراک می گذارند و بنابراین پویایی صاف و ذاتاً ایمن را در اولویت قرار می دهند. بوها کاهش دهنده هارمونیک جمع و جور برای cobot کاهش زیاد در یک پاکت کوچک را ارائه می دهد ، و به بازوهای سبک وزن کمک می کند که اینرسی و انرژی تأثیر را محدود می کند. تعامل با واکنش شدید و نزدیک صفر از برآورد گشتاور با وضوح بالا برای تشخیص برخورد پشتیبانی می کند ، در حالی که فشرده سازی به محرک ها اجازه می دهد تا در پروفایل های پیوند باریک قرار بگیرند که محافظت از آن آسان تر و دور برای ایمنی هستند.

پس زمینه و کنترل نیرو

Cobots از مفاصل که می توانند با گشتاور معقول قابل استفاده باشند ، بهره مند می شوند تا سیستم بتواند تماس غیر منتظره را تشخیص داده و پاسخ دهد. کاهش دهنده های هارمونیک بسته به نسبت و اصطکاک مهر و موم در پس زمینه ظاهری متفاوت است. انتخاب نسبت های متوسط ​​و روغن کاری بهینه شده کمک می کند. از آنجا که کبوت ها اغلب با تعامل مکرر انسان ، صندلی حرارتی و گشتاور مداوم - نه فقط اوج - باید با سرعت کمتری اجرا شوند. موتورهای کم پیچ و خم با کاهش دهنده هایی که به حداقل می رسند ، کنترل نیروی کوچک را بهبود می بخشند ، امکان مونتاژ سازگار و حالت های دستی را فراهم می کنند.

چرخه بار ، فضای کاری و چرخه وظیفه

در حالی که بارهای مشارکتی ممکن است متوسط ​​باشد ، اما به طول طولانی و پوزهای افقی طولانی هنوز هم می تواند گشتاور گرانش معنی دار را ایجاد کند. کاهش دهنده باید برای وضعیت بدترین حالت در حالی که عملکردهای ایمنی مانند قدرت و محدود کردن نیرو را حساب می کند ، اندازه گیری شود که ممکن است حداکثر سرعت مجاز را به خود اختصاص دهد. طراحان برای تعیین گشتاور واقعی RMS باید وظایف متداول - انتخاب در مورد انتخاب ، تمایل به دستگاه ، پیچ گوشتی سبک - را مدل کنند و اطمینان حاصل کنند که از درجه حرارتی کاهش دهنده در حین عملکرد مداوم مشترک نیست.

ملاحظات متمرکز بر Cobot در مقابل سلاح های صنعتی عمومی

چارچوب تصمیم گیری: گیربکس هارمونیک در مقابل گیربکس سیاره ای

مقایسه معماری ها در معیارهایی که مهم هستند

هر دو موج کرنش و انتقال سیاره ای می توانند نسبت های بالایی و تراکم گشتاور را ارائه دهند ، اما رفتارهای آنها از راه هایی متفاوت است که بر مناسب بودن کاربرد تأثیر می گذارد. واحدهای هارمونیک تأکید می کنند که بر اثر واکنش های بسیار کم ، طول محوری جمع و جور و نسبت های تک مرحله ای بالا تأکید می کنند و آنها را برای اتصالات دقیق و مچ دست جمع و جور عالی می کند. مراحل سیاره ای به طور معمول توانایی سرعت ورودی بالاتری ، مقاومت در برابر شوک قوی و راندمان بسیار خوب را در نسبت های متوسط ​​ارائه می دهد ، که می تواند برای محورهای چرخش مداوم و دوک های متراکم قدرت جذاب باشد. هنگام ارزیابی گیربکس هارمونیک در مقابل گیربکس سیاره ای گزینه ها ، ثبات واکنش شدید در طول زندگی ، سفتی پیچشی ، سر و صدا ، فواصل روغن کاری و ردپای حرارتی چرخه وظیفه خود را وزن کنید.

جدول مقایسه جانبی

انتخاب با قصد ، نه عادت

اگر KPI شما با حداقل رعایت دقت قابل تکرار است ، a کاهش دقیق هارمونیک کاهش عکسبرداری کم پیکربندی مزایای روشنی را ارائه می دهد. اگر KPI شما چرخش مداوم و مقاومت در برابر شوک های تکراری است ، ممکن است یک مرحله سیاره ای ساده تر باشد. بسیاری از سیستم ها هر دو را با هم مخلوط می کنند: هارمونیک در مچ دست برای صحت و سیاره در محورهای قبلی برای توان نیرو. از الزامات قابل اندازه گیری شروع کنید ، نه انتخاب میراث.

جمع کردن همه اینها: انتخاب ، ادغام و ماندگاری

یک چک لیست عملی برای انتخاب گذرگاه اول

• گشتاور خروجی را تعریف کنید: اوج و RMS ، از جمله فاکتورهای ایمنی.
• اهداف دقت را تنظیم کنید: عکس العمل مجاز ، سفتی پیچشی ، تکرارپذیری.
• نسبت را از طریق انتخاب کنید محاسبه گشتاور کاهش دهنده هارمونیک و تطبیق موتور
• محدودیت سرعت ورودی ، بارهای مجاز و مجاز و عمر تحمل را تأیید کنید.
• تأیید افزایش حرارتی در چرخه وظیفه ؛ مسیرهای گرما و نصب را برنامه ریزی کنید.
• ارزیابی پس زمینه و انطباق برای کارهای کنترل شده با نیرو در فشرده کاهش دهنده هارمونیک برای کبوت یا کاهش دهنده هارمونیک برای بازوی روباتیک .

یادداشت های ادغام که از دقت محافظت می کنند

چهره های نصب شده باید مسطح و محور باشند. حتی سوء استفاده های کوچک می تواند یاتاقان ها را از قبل بارگیری کرده و زندگی تحقیرآمیز را تحریف کند. از گشت و گذارهای پیچ توصیه شده و الگوهای دنباله استفاده کنید. از انتقال شوک خارجی از طریق مسکن با جدا کردن وسایل در صورت امکان خودداری کنید. برای مدیریت کابل ، بخش های Flex Route برای به حداقل رساندن گشتاور های اصطکاک اضافه شده که آستانه های تشخیص تصادف ظریف را نقاب می کند.

شیوه های تعمیر و نگهداری که با گذشت زمان ، واکنش شدید دارند

از فواصل روان کننده و پر کردن مجدد استفاده کنید. گریس بیش از حد یا ناسازگار می تواند دما را بالا ببرد و کارایی را کاهش دهد. دمای مسیر در طول چرخه های طولانی ؛ اگر مسکن گرمتر از حد انتظار است ، فرضیات چرخه وظیفه ، جریان هوای محیط یا انتخاب نسبت را دوباره بررسی کنید. به طور دوره ای خطای استاتیک و خطای موقعیت یابی را در یک تست تست اندازه گیری کنید. افزایش انطباق می تواند قبل از تأثیر بر کیفیت تولید ، از سایش هشدار دهد.

یکپارچه سازی و خلاصه نیست