Roboottisen nivelvaihteiston optimointi Nolla{0}}takaisku Hypoid Gearsin kriittinen rooli

Luotettavan robotin nivelvoimansiirron suunnittelu edellyttää kolmen näkökohdan huomioon ottamista samanaikaisesti:

maksimoi vääntömomenttitiheyden, kutistaa fyysistä jalanjälkeä kompaktin vuoksi ja takaa virheettömän toistettavuuden.

Pienet mekaaniset välykset (kuten pohjaliitoksessa) voivat aiheuttaa kohdistusvirheitä päätetehostimessa. Ammattimaisena tarkkuusmekaanisten komponenttien valmistajana voimme vastuullisesti kertoa teille, että mekaaninen välys on keskeinen liitostarkkuuteen vaikuttava tekijä. Se aiheuttaa ohjausviiveitä ja kumulatiivisia virheitä nopean-liikkeen aikana, mikä aiheuttaa suoraan lentoradan poikkeaman ja robotin matalataajuisen-värinän. Tämä on myös pääsyy siihen, että robotin nivelen voimansiirrossa halutaan nollataajuutta.

Miksi vastaisku tuhoaa robotin toimilaitteen tarkkuuden

Koneteollisuudessa välys on rako tai "välys" vastinhampaiden välillä. Vaikka pieni määrä välystä tarvitaan perinteisissä vaihteistoissa voiteluun ja lämpölaajenemiseen, robottiliitoksessa pieninkään välys ei ole hyväksyttävää.

Kun moni-akselinen robotti muuttaa suuntaa, vastaisku aiheuttaa "kadonneen liikkeen". Tämä ei aiheuta vain pientä paikannusvirhettä; se luo kumulatiivisen virheen kinemaattisen ketjun yli.

Lisäksi välys tuhoaa ohjausjärjestelmän vakauden. PID-säätimiä viritettäessä mekaaninen jäykkyys aiheuttaa hystereesiä ja ohjausviivettä, mikä johtaa mikro-värähtelyihin (rajajaksot) pääte-efektorissa. Jos haluat tottarobotin toimilaitteen tarkkuus-olipa kyseessä laserhitsaus, lääketieteellinen leikkaus tai dynaaminen nelijalkainen liikkuminen-kadonneen liikkeen poistaminen ei ole-neuvoteltavissa.

MitenHypoid GearsSaavuta todellinen nolla{0}}vastaisku

Ehkä sinulla voi olla kysymys: "Eikö hypoidivaihteita käytetä laajalti autojen tasauspyörästöissä, joilla on selvästi vastaisku?" Tämä on oikeudenmukainen havainto, mutta robotiikassa hypoidivaihteet toteutetaan hyvin eri tavalla kuin autojen vaihteistoissa.

Hypoid vs. Harmonic Drive vs. RV Reducers

Tiedämme, ettei ole olemassa mitään "taikavarustetta", joka ratkaisee kaiken. Sinun on valittava myrkkysi sovelluksen perusteella. Katsotaanpa todellista-maailmaahypoidi vs harmoninen käyttöja RV-vähennyskeskustelu.

Harmoniset asemat(Strain Wave Gears)

Ne ovat alan suosittu valinta kevyisiin,{0}}korkeasuhteisiin upotettuihin liitosmalleihin. Ne saavuttavat luonnollisesti nollareaktion.

Mutta siinä on yksi haittapuoli: alhainen vääntöjäykkyys. Koska ne perustuvat ohueen, jatkuvasti muotoaan muuttavaan metallikuppiin (flexspline), ne kärsivät "kiertymisestä" (kimmoisesta muodonmuutoksesta) raskaan kuormituksen alaisena. On syytä mainita, että niillä on huono kyky kestää iskukuormituksia. Tämä tarkoittaa, että äkillinen törmäys voi vaurioittaa tai rikkoa joustavan rihlan välittömästi.

Matkailuautojen supistimet (sykloidiset)

Niillä on erittäin korkea jäykkyys ja iskunkestävyys. Haittapuolena on, että se on tilaa vievä, raskas ja rakenteellisesti monimutkainen, mikä tekee siitä täysin sopimattoman kompakteille ja joustaville nivelille (kuten robottikoirien polville tai yhteistyössä toimivien robottien ranteisiin).

Hypoididifferentiaattori

HypoidivaihteetToisin kuin harmoniset taajuusmuuttajat, hypoidit käyttävät kiinteitä, kotelo{0}}karkaistuja teräshampaita, jotka tarjoavat huomattavasti suuremman vääntöjäykkyyden ja kyvyn vaimentaa vakavia iskukuormituksia (tärkeätä maahan iskeytyville jalkaroboteille).

Lisäksi hypoidivaihteet tarjoavat luonnostaan ​​suorakulmaisen-kulmavaihteiston. Tämän ansiosta insinöörit voivat työntää servomoottorin samansuuntaisesti robotin käsivarren linkin kanssa, mikä vähentää merkittävästi nivelen pyörimishitautta ja säästää arvokasta tilatilavuutta.

Harmoniset käyttölaitteet (Strain Wave Gears)

Matkailuautojen supistimet (sykloidiset)

Hypoididifferentiaattori

Missä Hypoid sopii robottiarkkitehtuuriin

Kuten taulukko osoittaa,nolla{0}}hypoidivaihteeteivät ole universaali korvike-ne ovat optimaalinen ratkaisu "keskimaahan", jossa pelkkä jäykkyys tai kompakti ei yksinään täytä kaikkia vaatimuksia.

Cobot-liitos

Cobotin suunnittelun ydintavoite on työskennellä yhteistyössä ihmisten kanssa, mikä tarkoittaa, että liitosten on oltava kevyitä, kompakteja ja samalla säilytettävä toistettavuus ± 0,02 mm:n sisällä. Perinteiset ratkaisut, kuten harmoniset supistimet, ovat riittävän kevyitä ja ohuita, mutta niiden jäykkyys on riittämätön, mikä voi helposti aiheuttaa asennon poikkeamaa vaihtelevissa kuormitusolosuhteissa; RV-supistajan tarkkuus ja jäykkyys täyttävät vaatimukset, mutta sen koko ja paino ylittävät näille sovelluksille asetetut suunnittelurajoitukset.

Kaapelien reititys on toinen kriittinen rajoitus: koko cobot-varsi vaatii sisäisiä kaapelikanavia sotkeutumisen estämiseksi. Yliaaltojen-reiän halkaisija on rajallinen, ja RV-vähennykset eivät-sopivat todelliseen onttoon-poraukseen.

Ratkaisu hypoidivaihteisiin

• Kevyt ja korkea jäykkyys:Sama paino lisää vääntöjäykkyyttä, ja pääte{0}}poikkeama kuormituksen alaisena ojennetussa asennossa vähenee merkittävästi.
• Luonnollinen ontto kanava:Akselin offset-muotoilu antaa sille luonnollisen läpimenevän keskireiän johdotuksen helpottamiseksi.
• Tehokkuusetu:Korkea siirtohyötysuhde (92–97 %) mahdollistaa pienemmän lämmöntuoton, pienemmän virrankulutuksen ja pidemmän jatkuvan käyttöajan.

Humanoidirobotin jalka/ranteen nivelet

Esimerkkinä jalkojen nivelet: robotin hyppy- ja laskuhetkellä nivelten kantama iskukuorma voi olla 3-5 kertaa nimelliskuormitus; Lonkka- ja nilkkanivelten on saavutettava useita vapausasteita rajoitetussa tilassa jättäen kanavia hydrauliputkille tai kaapeleille.

Harmoninenajaa: Taipuisalla pyörällä on huono iskunkestävyys ja vahingossa tapahtuva putoaminen voi johtaa nivelen rikkoutumiseen.

RV-vähennys:Vaikka se on iskunkestävä, sen koaksiaalinen rakenne pakottaa moottorin kytkemään aksiaalisesti sarjaan, jolloin liitokset ovat liian pitkiä ja kookkaita toistamaan ihmisen anatomian kompaktia profiilia.

Ratkaisu hypoidivaihteisiin

• Vahva iskunkestävyys:Jäykkä metalli--metalli---hammaskontakti antaa hypoidihammasvaihteille luontaisen kestävyyden iskuja ja iskukuormituksia vastaan.
• Akselisiirron arvo:Moottori voidaan sijoittaa reisien suuntaan ja ulostuloakseli käyttää pohjetta. Moottori ei enää estä nivelen taivutusakselia, mikä mahdollistaa aidosti biomimeettisen, ohuen jalkaprofiilin.

Teollinen robottivarren päätelaite

Teollisuuden robottikäsivarsien päätetehostin (J4-J6-akseli) on vyöhyke, joka on herkin tarkkuushäviöille. Tila on täällä erittäin rajallinen, mutta sen on kestettävä nopeasti heiluvien esineiden dynaaminen kuormitus. Vielä vakavampaa on, että kun robotit suorittavat prosesseja, kuten ruuvilukitus, tarkkuuskokoonpano ja liimapinnoitus, päätelaitteen on suoritettava usein hienoja kaksisuuntaisia ​​mikroliikkeitä.

Vaikka harmonisen supistimen vastavälys on pieni, joustavan pyörän elastinen hystereesi voi aiheuttaa "järistystä" ja vaikuttaa prosessin vakauteen korkeataajuisessa kaksisuuntaisessa käytössä.

Ratkaisu hypoidivaihteisiin

• Välitön vastaus, nolla reaktiota:Esikuormitettu hypoidivaihde voi muodostaa jäykän kosketuksen peruutushetkellä.
• Korkea lämpöstabiilisuus:Hypoidihammaspyörien vierintäkosketus tuottaa vähemmän lämpöä, lämpötasapainolämpötila on alhainen ja tarkkuuden poikkeama on pienempi pitkän{0}}käytön jälkeen.
• Hallittava käyttöikä:Hypoidivaihteiden kuluminen on asteittaista ja valvottua, ja yritykset voivat ajoittaa ennakoivan huollon käyttötuntien perusteella äkillisten vikojen odottamisen sijaan.

Cobot-liitos

Humanoidirobotin jalka/ranteen nivelet

Teollinen robottivarren päätelaite

 

Tarkkuusluokka

Toimiala viittaa yleensä ISO 17485- tai GB/T 11365 -standardeihin, joiden tarkkuustasot vaihtelevat 3:sta 12:een laskevassa järjestyksessä.

• Yhteistyörobottiliitokset: vaativat 5-6 tarkkuustasoa
• Humanoidirobotin jalat: vaativat 6-7 tason tarkkuutta, mutta korostavat erityisesti hampaan pinnan kosketusalueen vakautta
• Teollisuuden robottivarren pää: vaatii 5 tarkkuustasoa ja sillä on tiukat vaatimukset hampaiden pinnan karheudelle

Pyhä kolminaisuus: lämpökäsittely, pinnan viimeistely ja toleranssi

Nollavälyksen saavuttamiseksi vaihteet on puristettava yhteen suurella aksiaalisella esijännityksellä. Jos hampaan pinta on karkea, tämä esijännitys aiheuttaa äärimmäistä kitkaa, mikä johtaa nopeaan lämpölaajenemiseen, takertumiseen ja lopulliseen vaurioitumiseen.

Ylimmän -tason vaihteiston on suoritettava tarkka kotelokarkaisu (hiiletys), jotta saavutetaan luja, iskuja vaimentava-ydin ja erittäin-kova ulkopuoli. Lämpökäsittely aiheuttaa kuitenkin metallin vääristymistä. Tämän vääristymän korjaamiseksi ja tasaisen vierintäkosketuksen edellyttämän mikroskooppisen pinnan viimeistelyn saavuttamiseksi hammaspyörälle on tehtävä tiukka jälki-lämpökäsittely-CNC-hionta ja parillinen hionta.

Kun tarkastelet toimittajaa, vaadi nähdä niiden pinnan karheustiedot (Ra) ja kysy, kuinka ne hallitsevat lämpövääristymiä. Haluat, että tarkkuustasoja säilytetään tiukasti arvoilla 5–7 (GB/DIN/ISO-standardien mukaisesti).

Precision Gear Skiving

Nykyaikaiset robottinivelet ovat erittäin integroituja, ja ne vaativat usein hypoidihampaita, joissa on monimutkaiset sisäiset profiilit, umpireiät tai tiukat olkapäät, joihin perinteinen vaihteisto ei yksinkertaisesti pääse.

Tarkkuusvaihteinen suksiving(kutsutaan usein tehoskiihdytyksellä) voi ratkaista nämä ongelmat Hiihto on erittäin edistyksellinen kinemaattinen prosessi, jossa yhdistyvät jatkuva rullaustoiminto hobbingin ja edestakaisin muotoilun iskun kanssa. Sen avulla valmistajat voivat leikata sisäisiä hammaspyöriä ja monimutkaisia ​​integroituja akseleita uskomattomalla nopeudella ja mikroni{1}}tarkkuudella aivan fyysisen olkapään vieressä.

Räätälöidyn Hypoid Gear -valmistajan arviointi

Joten pätevä räätälöity Hypoid-vaihteistovalmistaja täyttää tyypillisesti vaatimukset, jotka koskevat kokenemista, edistyksellisiä laitteita ja tiukkaa laadunhallintajärjestelmää.

Ottaen Hansheng-tiimimme käytännön mittapuuksi: viimeisten 10+ vuoden omistautuneen vaihteistosuunnittelun aikana olemme oppineet, että varusteista ei voi tinkiä. Juuri tästä syystä luotamme maailman-luokan koneisiin, kuten japanilaisiinKashifuji KPS30 hiihtokoneet.

Kun valitset kumppaniasi, varmista, että heillä on tämä erityinen kolmikko: vuosikymmenten erikoiskokemus, huipputason CNC-/hiihtolaitteet ja tinkimätön metrologia.

 

 

 

 

Säästäkseni sinut loputtomalta vierittämiseltä olen tiivistänyt todelliset-maailman kaupat-nopeaksi-viitematriisiin.

Nolla välys, suuri jäykkyys ja joustava layout - hypoidivaihteista on tulossa tehokas valinta nivelvaihteistoon seuraavan sukupolven roboteissa. Sen ei ole tarkoitus korvata harmonisia tai asuntoautoja, vaan tarjota uusi ratkaisu, kun ne eivät pysty ratkaisemaan "keskialuetta".

Hansheng Automationilla on yli kymmenen vuoden kokemus korkeasta{0}}tarkkuudestavaihteiden valmistus, täysin ohjattavalla prosessiketjulla: suunnittelusta, lämpökäsittelystä, vaihteiston hionnasta vastaavaan hiontaan, ydinlaitteet käyttävät ensimmäisen tason merkkejä, kuten Kashifuji ja WEDM, ja erän tarkkuus on vakaa ISO/DIN/GB-tasoilla 5-7. Voimme tarjota räätälöidyn nollavastuksensiirtoratkaisutYhteistyöroboteille, humanoidiroboteille ja teollisille robottikäsivarsille.

Ota yhteyttä

Mitä eroa on nolla{0}}jäykkisellä hypoidivaihteistolla ja tavallisella autojen hypoidivaihteistolla?

Molemmilla on sama geometrinen muoto, mutta niiden sovellukset ovat täysin erilaisia. Autojen hypoidivaihteistot on suunniteltu erityisesti välyksillä mukautumaan voiteluun ja lämpölaajenemiseen suurissa-sovelluksissa. Erikoistuneet hypoidivaihteet roboteille ovat tarkkuushiottuja, koottuja pareittain ja alistettu hallittavalle aksiaaliselle esijännitysvoimalle, jotta kahden hammaspinnan välinen kosketus säilyy, mikä eliminoi liikehäviöt kokonaan.



Lisääkö esijännitys kulumista ja lyhentää käyttöikää?

Vain, jos se on väärin käytetty-. Kun esijännitys kalibroidaan tarkasti sovitetun asennuksen aikana, hampaan kyljet deformoituvat elastisesti ja säilyttävät vakaan vierintäkosketuksen sen sijaan, että ne hankautuvat toisiaan vasten. Yhdistettynä jälki-karkaisuun CNC-hiontaan, jonka arvo on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,4 μm, kuluminen on asteittaista ja ennustettavaa -, mikä mahdollistaa ajoitetun huollon äkillisen vian jälkeisen reaktiivisen vaihdon sijaan.



Voivatko nolla{0}}välyksetön hypoidivaihteet korvata harmoniset voimansiirrot kaikissa kobotin nivelissä?

Ei yleismaailmallisesti. Harmoniset asemat ovat edelleen parempi valinta erittäin pienikokoisiin, koaksiaalisiin ranneniveliin, joissa kuoren koko on ensisijainen rajoitus. Hypoidivaihteistot tarjoavat suurimmat etunsa keski-käsivarsien nivelissä - kyynärpää- ja olkapääasennoissa -, joissa vaaditaan samanaikaisesti parempaa vääntöjäykkyyttä, iskunkestävyyttä ja läpivientikaapelien reititystä-.



Mikä tarkkuusluokka minun pitäisi määrittää robottinivelelle?

Yleisenä ohjeena ISO 17485 / GB/T 11365:n mukaisesti: kobotin keski-käsivarren nivelet vaativat yleensä luokan 5–6; humanoidiset jalka- ja nilkkanivelet, luokka 6–7 painottaen kosketuskuvion vakautta; teollisuusvarren pää-efektoriakselit (J4–J6) luokka 5 tai parempi, tiukat pinnan karheusvaatimukset.



Miten arvioin, pystyykö valmistaja täyttämään robotti{0}}luokkavaatimukset?

Kolme asiaa on tarkistettava: ensinnäkin, että he käyttävät hypoidihiomakoneita (Gleason, Klingelnberg tai vastaavat), joissa on jälki-karkaistu tarkkuushionta -, eivät yleiset CNC-keskukset. Toiseksi ne tarjoavat dokumentoidut Ra-pinnan karheustiedot ja kosketuskuvioraportit vastaavaa sarjaa kohti. Kolmanneksi, että ne toimittavat ja korvaavat vaihteita yhteensopivina pareina.

Koneteollisuudessa "täysin nolla välys" ja "pieni kitka" vaativat usein molemminpuolista kompromissia.

Tässä artikkelissa kuvattu "nollavälykköinen hypoidivaihde" saavutetaan erittäin-tarkkaan hionnan ja tarkan järjestelmän esijännityksen avulla. On syytä huomauttaa, että liiallinen esijännitys voi johtaa lievään vaihteiston tehokkuuden heikkenemiseen ja lämpötilan nousuun suurella-nopeuksilla.

Tämän artikkelin tarkoituksena on tuoda esiin erityisiä käyttötapauksia, joissa hypoidigeometria tarjoaa teknisiä etuja -, ei ehdottaa, että hypoidivaihteistot syrjäyttäisivät olemassa olevat ratkaisut. Harmoniset käyttölaitteet ja RV-vähennykset ovat kehittyneitä, laajalti käytettyjä ja ovat edelleen ensimmäinen valinta suurimmassa osassa robottiyhteissovelluksia. Insinöörejä rohkaistaan ​​arvioimaan kaikkia vaihtoehtoja erityisten kuormitus-, tila- ja tarkkuusvaatimustensa perusteella.