Reduktor harmoniczny: głębokie przewodnik dla systemów ruchu precyzyjnego

ZAsAdy prAcy i cechy wydajności redukcji harMonicznej (Fali szczepowej)

Jak mechanizm Fali odkształceń Generuje wysokie współczynniki w kompaktowym pakiecie

A Reduktor harmoniczny - Często nazywana skrzynią bieGów fali odkształceń - wykorzystuje elastyczną kubek (flexspline), sztywny pierścień z zębami wewnętrznymi oraz Generator fali eliptycznej, aby osiągnąć współczynniki redukcji, które są niezwykle wysokie dla wielkości i masy urządzenia. Kiedy generator fal deformuje kubek, tylko dwa płaty flexspline angażują pierścień w dowolnym momencie, a ponieważ flexsplulina ma nieco mniej zębów niż pierścień, każdy obrót generatora fali rozwija zaangażowanie przez różnicę liczby zębów, powodując dużą redukcję. Geometria ta koncentruje kontakt w strefach ruchomych, co rozprzestrzenia się zużycie na wielu zębach i przyczynia się do gładkiego siatki. Rezultatem jest etap siłownika, który zapewnia wyjątkową precyzję pozycjonowania z niskim luzem, doskonałą sztywnością skrętną i powtarzalnym ruchem nawet przy obciążeniach cofania.

Dlaczego luz jest z natury niski i jak to przynosi korzyści precyzyjnemu ruchowi

W konwencjonalnych pociągach zębate luz wynika z prześwitu między sztywnymi zębami. W redukcji fali odkształceń elastyczne deformacja i obwodowe zęby wytwarzają prawie wstępnie załadowany kontakt, który dramatycznie minimalizuje bezpłatną grę. W przypadku aplikacji wymagających powtarzalności winy ARC lub sub-arc-takich jak gimbale kamery, obsługa półprzewodników lub robotyka chirurgiczna-ta charakterystyka staje się decydującą zaletą. A Precyzyjna reduktor harmoniczny niski luz Konfiguracja pomaga utrzymać pozycję przeciwko zaburzeniu momentu obrotowego i mikro-wibracji, które w przeciwnym razie gromadziłyby się jako błąd konturowania, umożliwiając pętlę kontrolną wykorzystanie wyższych zysków bez ekscytujących oscylacji.

Wydajność, sztywność i względy cyklu życia

Wydajność zależy od stosunku, smarowania i obciążenia; Typowe wartości są konkurencyjne z kompaktowymi stadiami planetarnymi przy umiarkowanych wskaźnikach, chociaż bardzo wysokie wskaźniki mogą wykazywać nieco więcej wewnętrznych strat elastycznych. Sztywność osiowa i promieniowa jest kształtowana przez łożyska i geometrię obudowy, podczas gdy sztywność skrętna odzwierciedla grubość ścianki elastycznej i łuku zaręczynowego zęba. Cykl życia jest silnie powiązany z prawidłowym środkiem smarowania i zarządzania temperaturą; Elastycznie zestresowane komponenty Flex mogą działać przez wiele tysięcy godzin, jeśli są obsługiwane w określonych kopertach momentu obrotowego i prędkości. Projektanci powinni rozważyć cykle pracy z częstym ruchem startowym i odwracającym ruchem, ponieważ pole odkształcenia w flexspline obraca się z generatorem fal i musi być utrzymywane poniżej granic zmęczenia.

Gdzie lśni reduktory harmoniczne - i gdzie mogą pasować do innych opcji

Reduktory harmoniczne Excel, gdy potrzebujesz zwartego rozmiaru, wysokich współczynników w jednym etapie, niskiej masie, bardzo niskim luzie i konsekwentnej dokładności w całym okresie życia. Są naturalne do stawu wyartykułowanych, głowic przełomowych, precyzyjnych indeksowania i współpracy nadgarstków robota. Jeśli aplikacja obejmuje ciągłą szybką obrót z dużymi obciążeniami wstrząsowymi lub wymaganiami wyjątkowo wysokimi prędkościami wejściowymi, projektanci mogą sparować reduktor ze stadium pasa w górę lub rozważyć alternatywne architektury. Mimo to, w większości średniej prędkości, szybkich zadań, podejście fali odkształceń daje najlepszą w klasie wydajność i dokładność na kilogram.

Od współczynnika ładowania: praktyczny przewodnik po Obliczenie momentu obrotowego harmonicznego

Tłumaczenie rzeczywistych wymagań na liczby mechaniczne

Solidny proces rozmiaru rozpoczyna się od odwzorowania wszystkich zewnętrznych momentów obrotowych: statyczny moment grawitacyjny z ładunku i łącza, dynamiczny moment przyspieszenia z pożądanych profili ruchu, momenty tarcia i uszczelnienia oraz momenty zakłócenia takie jak opór kabla. Dodaj czynniki bezpieczeństwa niepewności i uwzględnij cykl pracy. Podstawowym celem jest upewnienie się, że reduktor może przenosić szczyty, a RMS obrotowe bez nadmiernego ogrzewania lub zmęczenia. Współczynnik jest następnie wybierany, aby silnik serwo działał w pozytywnym regionie prędkości i ściany podczas osiągania celów rozdzielczości. Ponieważ reduktory harmoniczne oferują bardzo wysokie stosunki jednoetapowe, często można wybrać mniejszy silnik bez uszczerbku dla dokładności, pod warunkiem, że przestrzegana jest dopuszczalna prędkość wejściowa reduktora.

Przepływ pracy krok po kroku z przykładowymi równaniami

• Oblicz moment obrotowy grawitacji: T _g = m · g · l · cos (θ) o osi złącza w najgorszym przypadku.
• Oblicz moment obrotowy przyspieszenia: T _a = J · α , z J jak odzwierciedlono bezwładność i α jako przyspieszenie kątowe.
• Sumuj obrotki zewnętrzne i dodaj margines: T _req = (T. _g T _a T _f ) · SF .
• Wybierz współczynnik, aby prędkość silnika i moment obrotowy spadają w swoim słodkim miejscu i zweryfikuj ograniczenie prędkości wejściowej reduktora.
• Sprawdź sztywność skrętną w stosunku do celów pozycjonowania i ustalania czasu.

Ilustracyjny migawka rozmiarów

Rozważ połączenie nadgarstka z narzędziem 2,5 kg w promieniu 0,25 m, ukierunkowanym na 300 °/s z szybkim odwróceniem. Moment grawitacyjny w najgorszym miejscu wynosi około 2,5,9,81 · 0,25 ≈ 6,13 N · m. Załóżmy, że przyspieszenie dodaje 3,5 n · m, a tarcie kolejne 0,4 n · m. Przy współczynniku bezpieczeństwa 1,6 wymagany moment wyjściowy staje się (6,13 3,5 0,4) · 1,6 ≈ 16,7 N · m. Wybierz współczynnik, który pozwala silnikowi dostarczyć to po redukcji, jednocześnie utrzymując prędkość wejściową w granicach i zapewnia, że ​​bezwładność jest możliwa do zarządzania w celu kontroli. Na koniec zweryfikuj ciągły moment obrotowy w służbie RMS złącza, aby granice termiczne są przestrzegane przez profil misji.

Przykładowa tabela parametrów

Powyższy przepływ pracy ucieleśnia ducha Reduktor harmoniczny Obliczanie momentu obrotowego : określić ilościowo, margines, zweryfikuj zachowanie termiczne i iteruj stosunek, aż siłownik nie osiągnie cer prędkości, sztywności i dokładności bez dużych elementów.

Projektowanie Reduktor harmoniczny dla robotycznego ramienia w komórkach przemysłowych

Mapowanie wspólnych wymagań w łańcuchu kinematycznym

Ramię z wielu osi zwykle ma zmniejszające się wymagania momentu obrotowego od podstawy do nadgarstka; Jednak wymagania dokładności często rosną w kierunku efektoru końcowego. Podczas wybierania a Reduktor harmoniczny dla robotycznego ramienia Połączenia, podstawa może sprzyjać wyższemu momentowi obrotowe i sztywność stabilności pozycji w długich połączeniach, podczas gdy nadgarstek wymaga minimalnego luzu i niskiej masy dla zwinności. Kompaktowy wymiar osiowy reduktora pomaga utrzymać środek masy ramię w pobliżu każdej osi, zmniejszając wymaganą koncentrację i poprawę efektywności energetycznej w cyklach służbowych z częstymi startami i zatrzymaniem.

Rozważania kontrolne: dopasowanie bezwładności i zgodność

Ponieważ stosunek reduktora zwielokrotnia moment obrotowy silnika i dzieli prędkość, zwiększa również bezwładność obciążenia odbijanego przez kwadrat stosunku, jak widać przez silnik. Niezbędne jest uderzenie równowagi między wysokim stosunkiem rozdzielczości a skromnym stosunkiem sterowania. Nadmierne odbijane bezwładność może zmusić konserwatywne zyski kontrolne i wydłużyć czas osiadania. Zgodność skrętna reduktora powinna być uwzględniona w modelu serwo; Zbyt mała sztywność może łączyć się z bezwładnością obciążenia i tworzyć lekko tłumione tryby, podczas gdy sztywniejsza konfiguracja obsługuje wyższą przepustowość i ostrzejsze śledzenie ścieżki bez przekroczenia.

Czynniki środowiskowe i niezawodności

Komórki przemysłowe narażają stawy na wahania temperatury, kurzu i od czasu do czasu uderzenia. Wybierz uszczelnienie i smarowanie kompatybilne z środowiskiem i planami konserwacji. Jeśli ramię doświadcza częste zmiany narzędzia, rozważ dodatkowy margines bezpieczeństwa dla przejściowych momentów obrotowych podczas dokowania. W przypadku osi pionowych, które muszą wytrzymać obciążenie podczas utraty mocy, zintegruj hamulec lub wybierz reduktor o niskiej wewnętrznej podawaniu, aby ograniczyć odległość spadku, gdy hamulec się włącza.

Porównanie nacisku stawu ramienia

Wybór a Kompaktowy reduktor harmoniczny dla Cobota Stawy

Bezpieczeństwo na skalę człowieka i potrzeba lekkich transmisji

Roboty współpracy dzielą przestrzeni robocze z ludźmi, a tym samym priorytetyzują płynną, z natury bezpieczną dynamikę. A Kompaktowy reduktor harmoniczny dla Cobota Zapewnia wysokie zmniejszenie małej obwiedni, pomagając lekkim ramionom, które ograniczają bezwładność i energię uderzenia. Gładkie, prawie zerowe zaangażowanie luzu wspiera oszacowanie momentu obrotowego o wysokiej rozdzielczości w celu wykrywania kolizji, podczas gdy zwięzłość pozwala schować siłowniki w szczupłe profile linków, które są łatwiejsze do ochrony i okrągły dla bezpieczeństwa.

Backdivabable i kontrola siły

Obezpieki korzystają ze połączeń, które mogą być powiązane z rozsądnym momentem obrotowym, aby system mógł wykryć i reagować na nieoczekiwany kontakt. Reduktory harmoniczne różnią się pozorną podawką w zależności od stosunku i tarcia pieczęci; Pomaga wybór umiarkowanych współczynników i zoptymalizowane smarowanie. Ponieważ coboty często działają z niższymi prędkościami z częstą interakcją człowieka, termiczną przestrzenią i ciągłym momentem obrotowym - nie tylko szczyt - powinny być zweryfikowane. Silniki o niskiej zawartości przechwytywania w połączeniu z redukcjami, które minimalizują scenę, poprawiają kontrolę małej siły, umożliwiając zgodne montaż i ręczne tryby kierowania.

Ładunek, obszar roboczy i cykle pracy

Podczas gdy ładunki oparte na współpracy mogą być niewielkie, długie zasięg i rozszerzone poziomy pozanie mogą nadal generować znaczący moment obrotowy grawitacji. Reduktor musi być rozmiarowy dla pozycji najgorszych przypadków, podczas gdy uwzględniają funkcje bezpieczeństwa, takie jak zasilanie i ograniczenie siły, które mogą złagodzić maksymalne dopuszczalne prędkości. Projektanci powinni modelować wspólne zadania - zbieranie, pielęgnowanie maszyn, śrubokrętło - w celu ustalenia prawdziwego momentu obrotowego RMS i upewnienia się, że ocena termiczna reduktora nie zostanie przekroczona podczas ciągłej współpracy.

Rozważania zorientowane na mobot w porównaniu do ogólnych broni przemysłowej

Ramy decyzji: Reduktor harmoniczny vs planetarna skrzynia biegów

Porównanie architektur wskaźników, które mają znaczenie

Zarówno transmisje fali odkształceń, jak i planetarne mogą zapewnić wysokie współczynniki i gęstość momentu obrotowego, ale ich zachowania różnią się w sposób, który wpływa na przydatność zastosowania. Jednostki harmoniczne podkreślają ultra-niski luz, kompaktową długość osiową i wysokie stosunki jednoetapowe, co czyni je doskonałymi dla precyzyjnych stawów i kompaktowych nadgarstków. Etapy planetarne zazwyczaj oferują wyższą zdolność prędkości wejściowej, silną odporność na wstrząsy i bardzo dobrą wydajność przy umiarkowanych stosunkach, które mogą być atrakcyjne dla osi ciągłego obrotu i wrzecion o wielkości mocy. Podczas oceny Reduktor harmoniczny vs planetarna skrzynia biegów Opcje, zważyć stabilność luzu w okresie życia, sztywność skrętna, hałas, przedziały smarowania i rozwój termiczny cyklu pracy.

Obok siebie tabela porównawcza

Wybór z zamiarem, a nie nawykiem

Jeśli Twój KPI jest powtarzalną dokładnością przy minimalnej zgodności, a Precyzyjna reduktor harmoniczny niski luz Konfiguracja oferuje wyraźne zalety. Jeśli twoje KPI jest ciągłą szybką rotacją i odpornością na powtarzające się wstrząsy, etap planetarny może być prostszy. Wiele systemów miesza zarówno: harmoniczny na nadgarstku pod kątem dokładności i planetarii we wcześniejszych osiach w celu przepustowości mocy. Zacznij od wymiernych wymagań, a nie starszych wyborów.

Złożenie tego wszystkiego: Wybór, integracja i długowieczność

Praktyczna lista kontrolna do wyboru pierwszego przejścia

• Zdefiniuj moment wyjściowy: szczyt i RMS, w tym czynniki bezpieczeństwa.
• Ustaw cele dokładności: dopuszczalny luz, sztywność skrętna, powtarzalność.
• Wybierz współczynnik przez Obliczenie momentu obrotowego harmonicznego i dopasowanie motoryczne.
• Sprawdź limity prędkości wejściowej, dopuszczalne obciążenia zwisające i żywotność.
• Potwierdź wzrost termiczny w cyklu pracy; Zaplanuj ścieżki cieplne i montaż.
• Oceń podawanie i zgodność z zadaniami kontrolowanymi siłą w kompaktowy Reduktor harmoniczny dla Cobota lub Reduktor harmoniczny dla robotycznego ramienia .

Uwagi integracyjne, które chronią dokładność

Montaż twarzy musi być płaska i współosiowa; Nawet niewielkie niewspółosiowości mogą wstępnie obciążać łożyska i zniekształcać elestplulinę, poniżając życie. Użyj zalecanych momentów śrubowych i wzorów sekwencji. Unikaj przesyłania wstrząsu zewnętrznego przez obudowę poprzez oddzielenie urządzeń tam, gdzie to możliwe. W celu zarządzania kablami przesuwaj sekcje FLEX w celu zminimalizowania dodatkowych momentów tarcia, które maskują delikatne progi wykrywania zderzenia.

Praktyki konserwacji, które z czasem utrzymują luz

Użyj określonych przedziałów smaru i uzupełnienia; Nadmierny lub niekompatybilny tłuszcz może podnieść temperaturę i zmniejszyć wydajność. Temperatura śledzenia podczas długich cykli; Jeśli obudowa jest gorętsza niż oczekiwano, ponownie powróć założenia cyklu pracy, przepływ powietrza w otoczeniu lub selekcja wskaźnika. Okresowo mierz statyczną sztywność i błąd pozycjonowania na oprawie testowej; Rosnąca zgodność może ostrzec przed zużyciem, zanim wpłynie na jakość produkcji.

Podsumowanie integracji i zakazów