Оптимизација роботског зглобног преноса Критична улога хипоидних зупчаника са нултим{0}} повратним ударом

Дизајнирање поузданог роботског зглобног преноса захтева разматрање три аспекта истовремено:

максимизирајући густину обртног момента, смањујући физички отисак ради компактности и гарантујући беспрекорну поновљивост.

Мали механички зазори (као што је на споју базе) могу изазвати грешке у позиционирању крајњег ефектора. Као професионални произвођач прецизних механичких компоненти, можемо вам одговорно рећи да је механички зазор кључни фактор који утиче на тачност зглобова. То ће увести контролна кашњења и кумулативне грешке током-брзине кретања, директно узрокујући померање путање и ниско-треперење робота. Ово је такође главни разлог за постизање нулте зазора у преносу зглоба робота.

Зашто повратни удар уништава прецизност покретача робота

У машинству, зазор је јаз или "игра" између спојених зуба зупчаника. Док је мала количина зазора неопходна у традиционалним мењачима за подмазивање и термичко ширење, у роботском зглобу је чак и најмањи зазор неприхватљив.

Када више{0}}осни робот обрне правац, повратни удар доводи до „изгубљеног кретања“. Ово не узрокује само малу грешку у позиционирању; ствара кумулативну грешку компаундирања у кинематичком ланцу.

Штавише, зазор уништава стабилност контролног система. Приликом подешавања ПИД контролера, механички нагиб изазива хистерезу и заостајање у регулацији, што доводи до микро-осцилација (граничних циклуса) на крајњем-ефектору. Ако хоћеш истинупрецизност покретача робота-било за ласерско заваривање, медицинску хирургију или динамичку четвороножну локомоцију-не може се преговарати о елиминисању овог изгубљеног кретања.

КакоХипоид ГеарсПостигните истински нулти{0}}одговор

Можда имате питање: "Зар се хипоидни зупчаници не користе широко у аутомобилским диференцијалима, који очигледно имају зазор?" То је поштено запажање, али у области роботике, хипоидни зупчаници се примењују веома другачије од оних у аутомобилским мењачима.

Хипоид наспрам Хармониц Дриве наспрам РВ редуктора

Знамо да не постоји "магична опрема" која све решава. Морате да изаберете свој отров на основу апликације. Хајде да погледамо стварни-светхипоидни вс хармонијски погони дебата о редуктору РВ.

Хармониц Дривес(Страин Ваве Геарс)

Они су популаран избор у индустрији за лагане дизајне спојева са високим{0}}односом. Они природно постижу нулту реакцију.

Али постоји један недостатак: ниска торзиона крутост. Пошто се ослањају на танку металну чашицу која се непрекидно деформише (флексплине), пате од „намотавања“ (еластичне деформације) под великим оптерећењима. Вреди напоменути да имају слабу способност да издрже ударна оптерећења. То значи да наилазак на изненадни судар може тренутно оштетити или разбити флексибилни утор.

РВ редуктори (циклоидни)

Имају изузетно високу крутост и отпорност на ударце. Недостатак је што је гломазан, тежак и структурно сложен, што га чини потпуно неприкладним за компактне и флексибилне зглобове (као што су колена роботских паса или зглобови колаборативних робота).

Хипоидни диференцијатор

Хипоидни зупчанициЗа разлику од хармонијских погона, хипоиди користе чврсте челичне зубе{0}}каљене у кућишту, нудећи знатно већу торзиону крутост и способност да апсорбују тешка ударна оптерећења (кључно за роботе са ногама који ударају о тло).

Штавише, хипоидни зупчаници инхерентно обезбеђују пренос под правим{0}}углом. Ово омогућава инжењерима да угурају серво мотор паралелно са везом руке робота, драстично смањујући инерцију ротације зглоба и штедећи драгоцени просторни волумен.

Хармонични погони (напрегнути зупчаници)

РВ редуктори (циклоидни)

Хипоидни диференцијатор

Где се хипоид уклапа у роботску архитектуру

Као што табела илуструје,хипоидни зупчаници без{0}}зазоранису универзална замена-они су оптимално решење за „средњу позицију“ где чиста крутост или чиста компактност не могу да задовоље све захтеве.

Цобот јоинт

Основни циљ дизајна компаније Цобот је да ради у сарадњи са људима, што значи да спојеви морају бити лагани, компактни, уз задржавање тачности поновљивости унутар ± 0,02 мм. Традиционална решења као што су хармонијски редуктори су довољно лагана и танка, али њихова крутост је недовољна, што лако може изазвати позиционо одступање у условима променљивог оптерећења; Тачност и крутост РВ редуктора испуњавају захтеве, али његова величина и тежина превазилазе ограничења дизајна за ове примене.

Провођење каблова представља још једно критично ограничење: цела рука кобота захтева унутрашње кабловске канале да би се спречило заплитање. Пречник-пречника отвора хармонијских погона је ограничен, а РВ редуктори нису-прилагођени правој конфигурацији шупљих-отвора.

Решење за хипоидне зупчанике

• Лагана и висока крутост:Иста тежина обезбеђује већу торзиону крутост, а прогиб крајњег{0}}ефектора под оптерећењем у извученом положају је значајно смањен.
• Природни шупљи канал:Дизајн померања осовине даје природни отвор у средини ради лакшег ожичења.
• Предност ефикасности:Висока ефикасност преноса (92–97%) обезбеђује нижу производњу топлоте, смањену потрошњу енергије и дуже време непрекидног рада.

Зглобови ногу/запешћа хуманоидног робота

Узмимо за пример зглобове ногу: у тренутку скакања и слетања робота, ударно оптерећење које носе зглобови може достићи 3-5 пута веће од номиналног оптерећења; Зглобови кука и скочног зглоба морају да постигну више степена слободе кретања унутар ограниченог простора, остављајући канале за хидрауличне цевоводе или каблове.

Хармоницпогони: Флексибилни точак има слабу отпорност на удар, а случајни пад може довести до квара зглоба.

РВ редуктор:Иако је отпоран на ударце, његова коаксијална структура приморава мотор да буде аксијално повезан у серију, што резултира предугачким и гломазним зглобовима да би поновили компактни профил људске анатомије.

Решење за хипоидне зупчанике

• Јака отпорност на ударце:Чврсти контакт метала-на-метални зуб даје хипоидним зупчаницима инхерентну отпорност на ударце и ударна оптерећења.
• Вредност помака осе:Мотор се може поставити дуж правца бутина, а излазна осовина покреће теле. Мотор више не омета осовину савијања зглоба, што омогућава истински биомиметички, танак профил ногу.

Индустријски роботски крајњи ефектор руке

Крајњи ефектор (ос Ј4-Ј6) индустријских роботских руку је зона која је најподложнија губитку прецизности. Овде је простор изузетно ограничен, али мора да поднесе динамичко оптерећење-објеката који се љуљају великом брзином. Оно што је још озбиљније је да када роботи изводе процесе као што су закључавање шрафом, прецизна монтажа и премазивање лепком, крајњи ефектор мора да изводи честе фине двосмерне микро-покрете.

Иако је зазор хармонијског редуктора мали, еластична хистереза ​​флексибилног точка може да изазове „дрхтање“ и утиче на стабилност процеса под високо{0}}радом у двосмерној фреквенцији.

Решење за хипоидне зупчанике

• Тренутни одговор, нула повратних реакција:Хипоидни зупчаник у преднапрегнутом стању може успоставити крут контакт у тренутку кретања уназад.
• Висока термичка стабилност:Контакт котрљања хипоидних зупчаника генерише мање топлоте, температура топлотне равнотеже је ниска, а одступање тачности је мање након-дуготрајног рада.
• Животни век који се може контролисати:Хабање хипоидних зупчаника је постепено и надгледано, а компаније могу да закажу предвиђање одржавања на основу радних сати уместо да чекају изненадне кварове.

Цобот Јоинт

Зглобови ногу/запешћа хуманоидног робота

Индустријски роботски крајњи ефектор руке

 

Оцена тачности

Индустрија се обично позива на стандарде ИСО 17485 или ГБ/Т 11365, са нивоима тачности у распону од 3 до 12 у опадајућем редоследу.

• Зглобови робота за сарадњу: захтевају 5-6 нивоа тачности
• Хуманоидне роботске ноге: захтевају тачност од 6-7 нивоа, али посебно наглашавају стабилност контактне површине зуба
• Индустријски роботски крај руке: захтева 5 нивоа прецизности и има строге захтеве за храпавост површине зуба

Свето Тројство: топлотна обрада, површинска обрада и толеранција

Да би се постигао нулти зазор, зупчаници морају бити притиснути заједно са великим аксијалним преднапрезањем. Ако је површина зуба храпава, ово преднапрезање ће створити екстремно трење, што ће довести до брзог термичког ширења, заглављивања и коначног квара.

Врхунски{0}}зупчаник мора да се подвргне прецизном очвршћавању кућишта (угљичењу) да би се постигло чврсто језгро које-апсорбује ударце са ултра-вршком спољашњошћу. Међутим, топлотна обрада доводи до изобличења метала. Да би се исправило ово изобличење и постигла микроскопска завршна обрада површине потребна за глатки контакт при котрљању, зупчаник мора бити подвргнут ригорозном накнадном-термичком-обрађивању ЦНЦ брушењем и упареним лепљењем.

Када проверавате добављача, захтевајте да видите њихове спецификације за храпавост површине (Ра) и питајте како контролишу термичку дисторзију. Желите да видите нивое прецизности који се стриктно одржавају на нивоу од 5 до 7 (према ГБ/ДИН/ИСО стандардима).

Прецизно брушење зупчаника

Савремени роботски зглобови су високо интегрисани, често захтевају хипоидне зупчанике са сложеним унутрашњим профилима, слепим рупама или уским раменима до којих традиционалним хоббингом једноставно не може доћи.

Прецизна скијаvинг(често се назива глодање) може да реши ове проблеме Скивање је веома напредан кинематички процес који комбинује континуирано котрљање хоббинга са повратним ходом обликовања. Омогућава произвођачима да секу унутрашње зупчанике и сложена интегрисана вратила са невероватном брзином и прецизношћу на нивоу микрона, тик до физичког рамена.

Процена прилагођеног произвођача хипоидних зупчаника

Дакле, квалификовани прилагођени произвођач Хипоид зупчаника обично испуњава захтеве искуства, поседовања напредне опреме и ригорозног система управљања квалитетом.

Узимајући наш тим у Хансхенг као практично мерило: током протеклих 10+ година посвећеног инжењеринга зупчаника, научили смо да не можете да правите компромисе у погледу опреме. Управо због тога се ослањамо на-машине светске класе као што је јапанскаМашине за љуштење Касхифуји КПС30.

Када бирате свог партнера, уверите се да поседује ову специфичну тријаду: деценије специјализованог искуства, елитна -опрема за ЦНЦ/скивање и бескомпромисну ​​метрологију.

 

 

 

 

Да бих вас сачувао од бесконачног померања, дестиловао сам праве-светске размене-у матрицу за брзу-референцу.

Хипоидни зупчаници без зазора, висока крутост и флексибилан распоред - постају моћан избор за заједнички пренос у следећој генерацији робота. Није замишљено да замени хармонике или РВ, већ да обезбеди ново решење када не могу да реше 'средњу зону'.

Хансхенг Аутоматион има више од десет година искуства у високој{0}}прецизностипроизводња зупчаника, са потпуно контролисаним процесним ланцем: од дизајна, топлотне обраде, брушења зупчаника до одговарајућег брушења, основна опрема усваја брендове првог нивоа као што су Касхифуји и ВЕДМ, а тачност серије је стабилна на ИСО/ДИН/ГБ нивоима 5-7. Можемо да обезбедимо прилагођени нулти зазоррешења за преносза колаборативне роботе, хуманоидне роботе и индустријске роботске руке.

Контактирајте нас

Која је разлика између хипоидног зупчаника{0}}са нултим зазором и стандардног хипоидног зупчаника за аутомобиле?

Оба имају исти геометријски облик, али су њихове примене потпуно различите. Хипоидни зупчаници аутомобила су специјално дизајнирани са зазором да би се прилагодили подмазивању и термичком ширењу у великим-применама. Специјализовани хипоидни зупчаници за роботе су прецизно брушени, састављени у паровима и подвргнути контролисаној аксијалној сили преднапрезања како би се одржао контакт између две површине зуба, чиме се потпуно елиминишу губици при кретању.



Да ли ће предоптерећење повећати хабање и скратити радни век?

Само ако је погрешно{0}}примењено. Када је предоптерећење прецизно калибрисано током усклађене монтаже, бокови зуба се еластично деформишу и одржавају стабилан контакт котрљања уместо да се бришу један о други. У комбинацији са ЦНЦ брушењем након -очвршћавања до Ра мањег од или једнаког 0,4 μм, хабање је постепено и предвидљиво - што омогућава планирано одржавање уместо реактивне замене након изненадног квара.



Могу ли хипоидни зупчаници без{0}}зазора заменити хармонијске погоне у свим кобот зглобовима?

Не универзално. Хармонични погони остају бољи избор за ултра-компактне, коаксијалне зглобове на зглобовима где је величина омотача примарно ограничење. Хипоидни зупчаници дају највећу предност у средњим-зглобовима - лактовима и раменима - где су истовремено потребна већа торзиона крутост, отпорност на удар и -провођење каблова кроз отвор.



Коју оцену тачности треба да наведем за роботски зглоб?

Као општа смерница према ИСО 17485 / ГБ/Т 11365: коботски зглобови средњег{2}}рука обично захтевају степен 5–6; хуманоидни зглобови ногу и скочног зглоба Разред 6–7 са нагласком на стабилност контактног узорка; индустријске крајње -ефекторе осе (Ј4–Ј6) степен 5 или бољи са строгим захтевима за храпавост површине.



Како да проценим да ли произвођач може да испуни захтеве{0}}за робота?

Три ствари које треба проверити: прво, да користе наменске хипоидне машине за млевење (Глеасон, Клингелнберг или еквивалентне) са накнадним{0}}прецизним брушењем -, а не генеричким ЦНЦ центрима. Друго, да обезбеђују документоване податке о Ра храпавости површине и извештаје о контактном узорку по подударном сету. Треће, да испоручују и замењују зупчанике као подударне парове.

У машинству, 'потпуно нула зазора' и 'мало трење' често захтевају међусобни компромис.

„Хипоидни зупчаник без зазора“ описан у овом чланку постиже се ултра{0}}брушењем високе прецизности и прецизним предоптерећењем система. Треба истаћи да прекомерно затезање може да доведе до благог губитка ефикасности преноса и пораста температуре током рада велике{2}}брзине.

Намера овог чланка је да истакне специфичне случајеве употребе у којима хипоидна геометрија пружа инжењерске предности - да се не сугерише да хипоидни зупчаници треба да замене постојећа решења. Хармонични погони и РВ редуктори су зрели, широко прихваћени и остају први избор за огромну већину апликација роботских зглобова. Инжењери се подстичу да процене све опције на основу њиховог специфичног оптерећења, простора и захтева за прецизношћу.