Robot Eklem Tahrik Mimarisi — Helisel Dişlilerin Kullanıldığı Yerler
Endüstriyel robotlar, eklem redüktörlerinde iki tip dişli kullanır: kompakt, yüksek oranlı omuz ve dirsek eklemleri için gerinim dalgası (harmonik) tahrik sistemleri ve tork yoğunluğu ve geri sürüş kabiliyeti gereksinimlerinin gerinim dalgası tasarımlarına göre helisel dişlileri tercih ettiği SCARA robotlarının bilek eklemleri ve döner ekseni için kompakt helisel planet dişli kademeleri. İşbirlikçi robotlar (kobotlar) genellikle yalnızca helisel planet kademeleri kullanır; metal dişli helisel dişlilerin gerinim dalgası tahrik sistemlerine kıyasla daha yüksek geri sürüş kabiliyeti (daha düşük sürtünme), kuvvet algılama güvenliği uyumluluğu için önemlidir. AGV (Otomatik Yönlendirmeli Araç) tekerlek tahrik sistemleri tek veya çift kademeli tahrik sistemleri kullanır. helisel dişli Göbek motoru ile tekerlek arasında bulunan redüktörler.
Robot ve Servo Helisel Dişliler için Geri Tepme Gereksinimleri
Robot eklemlerinde ve servo tahrikli konumlandırma eksenlerinde, boşluk doğrudan konumlandırma hatası olarak ortaya çıkar. İlişki şu şekildedir:
Çıkıştaki açısal hata = geri tepme j_t / (d_pinion × tan(1/i))
Takımdaki doğrusal hata = açısal_hata × takım_kol_uzunluğu
50 mm adım çaplı pinyon dişlisi, 1 mm boşluk (adım dairesinde j_t = 1 mm) ve 20:1 dişli oranına sahip hassas bir robot bilek eklemi için, çıkış mili açısal hatası yaklaşık 0,5°'dir; bu da 500 mm takım erişiminde 4 mm'lik bir konum hatasına karşılık gelir. Bu durum, robot eklemleri için gereken boşluk miktarını hemen ortaya koymaktadır: uç efektörde milimetre düzeyinde tekrarlanabilirlik için eklem çıkışında yay dakikasından daha küçük bir boşluk gereklidir.
| Başvuru | Gerekli Çıkış Geri Tepmesi | Girişteki eşdeğer j_t (÷ dişli oranı) | DIN 3967 Sınıfı |
|---|---|---|---|
| CNC takım tezgahı ekseni (yüksek hassasiyet) | < 5 yay saniyesi ≈ 0,0014° | 0,002–0,010 mm | H sınıfı |
| Endüstriyel robot eklemi (standart) | < 1–3 yay dakikası ≈ 0,02–0,05° | 0,01–0,03 mm | g–h sınıfı |
| İşbirlikçi robot (kobot) eklemi | < 5–15 yay dakikası | 0,02–0,05 mm | Sınıf g |
| AGV tekerlek tahriki | < 0,1–0,5 mm doğrusal | 0,03–0,10 mm | Sınıf f–g |
| Servo paketleme / etiketleme ekseni | < 0,05–0,2 mm doğrusal | 0,02–0,06 mm | Sınıf g |
Servo Helisel Dişliler için Sıfır Boşluklu Çözümler
Yöntem 1 — Sıkı Diş Kalınlığı Toleransı (DIN 3967 Sınıf h)
Belirtin helisel dişli ve DIN 3967 h sınıfına (sıkı) uygun eşleşen pinyon. M2–M4'te, h sınıfı 0–0,06 mm'lik nominal bir boşluk sağlar. ±0,01 mm'ye kadar hassas bir şekilde üretilmiş gövde merkez mesafesiyle birleştirildiğinde, montaj boşluğu tipik olarak 0,005–0,020 mm'dir - g sınıfı konumlandırma eksenleri için yeterlidir. Bu, ek mekanik karmaşıklık olmadan en düşük maliyetli çözümdür. Dezavantajı: dişliler aşındıkça boşluk artar ve değiştirilmeden yeniden ayarlanamaz.
Yöntem 2 — Yaylı Bölünmüş Dişli (Makas Dişli)
Bir makas dişli mekanizması, iki özdeş parçadan oluşur. helisel dişli Dişliler, aralarında bir burulma yayı bulunan eş eksenli olarak monte edilmiştir; bu yay, iki yarısını eşleşen pinyonun zıt taraflarına aynı anda bastırmak için önceden bükülmüştür — bir yarısı sağ tarafa, diğeri sol tarafa temas eder. Yay ön yüklemesi, pinyonun her iki tarafında da sabit diş teması sağlayarak boşluğu ortadan kaldırır. Aşınma meydana geldikçe, yay otomatik olarak telafi eder ve dişlinin ömrü boyunca sıfıra yakın boşluk sağlar. Dezavantajı: ön yükleme torku (tipik olarak nominal torkun 5–15%'si) tahrik sürtünme kayıplarını artırır ve maksimum tahrik verimliliğini azaltır.
Yöntem 3 — Çift Motorlu Geri Tepme Ön Yüklemesi
Her biri aynı dişli çarkla kenetlenen iki özdeş servo motor. helisel dişli Dişli çark (veya kremayer), kontrollü bir tork sapmasıyla çalıştırılır; bir motor saat yönünde iterken diğeri saat yönünün tersine direnç gösterir ve her iki pinyonun yan yüzeylerinin aynı anda dişli çarkla temas halinde kalmasını sağlar. Bu, herhangi bir mekanik yay yüklemesi olmadan ve bölünmüş dişli mekanizmasının dönme ataleti olmadan boşluğu ortadan kaldırır. Servo kontrolü, çıkışta iptal edilen düşük seviyeli bir diferansiyel tork uygular (her iki motor da istenen yönde tork üretir, ancak sapma torkları birbirini iptal eder). Bu, 30 m/dak'nın üzerindeki yüksek hızlı hassas CNC eksenleri ve iki eksen arasında tam senkronizasyon gerektiren portal makineleri için tercih edilen çözümdür.
Yansıyan Atalet — Dişli Oranının Servo Tepkisini Nasıl Etkilediği
Bir servo motor bir yükü hareket ettirdiğinde... helisel dişli i oranında bir redüktörde, motor sadece yük ataleti J_load'ı değil, aynı zamanda yansıyan ataleti J_reflected = J_load / i²'yi de görür. 10:1 oranında bir redüktör için, yük ataleti motorun etkin ataletine sadece 1% katkıda bulunur; dişlinin kendisi ve motor rotoru baskın rol oynar. Bu, servo sisteminin atalet eşleştirme problemidir:
J_toplam (motorda) = J_motor + J_dişli_pinyon + J_yük / i²
Maksimum servo bant genişliği için, J_total'ın J_motor'a oranı en aza indirilmelidir. Yüksek dişli oranları J_reflected/J_motor'u azaltır, ancak dişlilerin kendilerinin de ataleti vardır. Maksimum bant genişliği için optimum dişli oranı, J_reflected (yükten) ≈ J_motor olduğunda gerçekleşir; bu da i_opt = √(J_load / J_motor) sonucunu verir. J_load = 0,05 kg·m² ve J_motor = 0,0005 kg·m² olan bir robot eklemi için: i_opt = √(0,05/0,0005) = √100 = 10:1. En aza indirmek için helisel dişli Dolayısıyla, robot eklem uygulamalarında içi boş dişli gövdeleri kullanılarak gövde ataleti, servo döngüsü optimizasyonu için boşluğu en aza indirmek kadar önemlidir.
İşbirlikçi Robotlarda Geri Sürüş Yeteneği — Helisel Dişlilerin Tercih Edilmesinin Nedenleri
İşbirlikçi bir robot (kobot), bir insan ona karşı itme uyguladığında güvenli bir şekilde uyum sağlamalıdır; eklem, geri yönde hareket ettirilebilir olmalıdır (yük, motoru geriye doğru hareket ettirebilmelidir), böylece eklem kuvvet-tork sensörü teması algılayabilir ve güvenlik sistemi uygulanan kuvveti sınırlayabilir. Eklem redüktöründeki sürtünme, geri yönde hareket ettirilebilirliğin sağlanıp sağlanamayacağını belirler:
A helisel dişli 5:1 ile 20:1 oranındaki planet dişli kademesi, yaklaşık 1-3°'lik bir sürtünme açısına karşılık gelen 97-99%'lik bir dişli verimliliğine sahiptir. Bu, kendiliğinden kilitlenen sürtünme açısının altındadır; mafsal, ileri tahrik kuvvetinin 1,05-1,10 katı bir kuvvet altında geri tahrik yapar. Entegre kuvvet-tork algılama ile uyumlu güvenlik davranışı elde edilebilir.
50:1 ile 160:1 oranındaki gerinim dalgası (harmonik tahrik) redüktörleri genellikle geri tahrik edilemez; yüksek redüksiyon oranı ve dalga üreteci sürtünmesi, çıkışın girişi tahrik etmesini engeller. Gerinim dalgası tahrikleri kullanan kobot tasarımları, pasif mekanik uyumluluk yerine aktif uyumluluk kontrolü (tork sensörlü empedans kontrolü) gerektirir.
Korea Ever-Power — Hassas Servo ve Robot Helisel Dişli Tedarikçisi
Hassas HÖFLER taşlama helisel dişli Robot eklemi ve servo otomasyon uygulamaları için — DIN Sınıf 4–5, Ra ≤ 0,3 µm, minimum boşluk için DIN 3967 g–h sınıfına uygun diş kalınlığı, hem doğruluk sınıfı hem de diş kalınlığı sapması için dişli analizörü sertifikası ile birlikte.
Korea Ever-Power hassas üretim yapıyor. helisel kesimli dişliler M0.5–M8, DIN Sınıf 4–6, diş kalınlığı sınıfı g–h (dar boşluklu), kompakt boyutta maksimum yük kapasitesi için 20CrMnTi karbürlenmiş HRC 58–62 alaşımlı servo ve robot uygulamaları için. Makas dişli (yaylı bölme) tasarımları için Korea Ever-Power, nominal değerin ±1 µm'si içinde onaylanmış diş kalınlığına sahip eşleştirilmiş çiftler üretir; bu da her iki dişli yarısında eşit ön yükleme sağlar. Doğrudan bir tedarikçi olarak helisel dişli üreticisiKorea Ever-Power, her hassas dişli sırası için yansıtılan atalet hesaplamasını (J_gear = 0,5 × m × r²) sağlar; bu da servo sistem tasarımcısına, dişli kutusu tasarlanmadan önce atalet eşleştirmesi için gereken bilgiyi verir. Daha fazla bilgi için inceleyin. helisel dişli ürün yelpazesi.
Sıkça Sorulan Sorular
Tekrarlanabilirlik, bir robotun daha önce ziyaret ettiği bir konuma aynı yaklaşma yönünden geri dönebilme yeteneğidir; yaklaşma yönü her zaman aynıysa, geri tepmeden etkilenmez. Doğruluk, önceden kalibrasyon yapılmadan mutlak bir Kartezyen koordinata ulaşabilme yeteneğidir; mutlak konum, eklemin saat yönünde mi yoksa saat yönünün tersinde mi geldiğine bağlı olduğundan, geri tepmeden doğrudan etkilenir. Çoğu endüstriyel robot tekrarlanabilirliği (±0,01–0,05 mm) belirtir, ancak mutlak doğruluğu belirtmez; bu nedenle kontrol sistemlerinde sıfır geri tepme belirtmek yerine geri tepme telafisi kullanırlar. helisel dişlilerKuvvet kontrollü montaj işlerinde kullanılan ve mutlak hassasiyetin önemli olduğu işbirlikçi robotlar, sıkı geri tepme dişlilerine ve tam kinematik kalibrasyona ihtiyaç duyar.
Genellikle hayır — geri tepmenin ötesinde, robot eklemleri düşük yansıtılmış atalet (standart dişli kutularının nispeten ağır dişli gövdeleri vardır), kompakt eksenel uzunluk (standart dişli kutularının eklem zarfına uymayabilecek sabit gövde boyutları vardır) ve burulma sertliği (standart dişli kutularında hızlı ivmelenme altında servo bant genişliğini sınırlayan bir sarılma olabilir) gerektirir. Hassas bir planet dişli sistemi helisel dişli Kablo yönlendirmesi için içi boş çıkış miline, hafif alüminyum gövdeye ve hassas çıkış flanşına sahip, özellikle servo uygulamaları için tasarlanmış bu platform uygun bir üründür. Korea Ever-Power, bu kompakt servo platformlar için planet dişli bileşenlerini (güneş ve planet dişlileri) üretmektedir; gövde ve montaj genellikle robot üreticisinin tasarımıdır.
İç mekan lojistik robotları için AGV tekerlek tahrik sistemleri genellikle M2–M4 kullanır. helisel dişliler Tek veya çift kademeli dişli kutularında, motor hızını (3000–6000 RPM) tekerlek hızına (100–400 RPM) düşürür. Kompakt tekerlek göbeği geometrisi, dişli çapını 30–80 mm dış çap ile sınırlandırır; bu da M2–M4'te 15–40 diş sayısına karşılık gelir ve gerekli oranlar için yeterlidir. Malzeme: Lojistik AGV'lerinin tipik 24 saatlik günlük çalışmasında uzun hizmet ömrü için karbürlenmiş 20CrMnTi. Doğruluk sınıfı: DIN Sınıf 6–7 (IP67 sızdırmaz gövde ortamı ve orta AGV hızları DIN 5 hassasiyetini gerektirmez).
Servo ve robot eklemi için helisel dişlilerHelis açısı β = 20–25° standarttır; bu, hassas endüstriyel dişlilerle aynı aralıktır. Daha yüksek helis açısı, iletim hatasını azaltır (daha düşük gürültü), ancak servo motor şaftı üzerindeki eksenel itmeyi artırır; bu itme, eksenel yükler için her zaman motorun şaft yatağı tarafından desteklenmez. Servo uygulamaları için, servo motor çıkış şaftına önceden yerleştirilmiş açılı temaslı yatak, mütevazı eksenel itmeyi emer; β = 25°'nin ötesinde, eksenel yük, motor şaft yatağının eksenel değerini aşabilir ve bu da dişli kutusu giriş şaftında harici bir itme yatağı gerektirir. Korea Ever-Power, her servo dişli siparişi için beklenen eksenel itmeyi (F_a = F_t × tan β) motor şaft yatağının eksenel kapasitesine karşı doğrular.
Hassas Servo ve Robot Helisel Dişli Çarkı Hakkında Bilgi Talebi
Gereksinimlerinizi, dişli oranınızı, çıkış torkunuzu ve varsa atalet kısıtlamalarınızı belirtin. Korea Ever-Power, her servo dişli siparişinde standart olarak modül, diş sayısı, DIN sınıfı ve diş kalınlığı sınıfını onaylar; buna yansıtılan atalet hesaplaması ve boşluk sertifikası da dahildir.
M0.5–M8 · DIN Sınıf 4–6 · Sınıf g–h boşluk · Atalet hesaplaması · Makas dişli çiftleri · Minimum Sipariş Miktarı 1 adet
Editör: Cxm
