Гармоничный редуктор: гидом глубоко удваивания для систем движения.

Рабочие принципы и черты производительности гармонической (деформационной волны) снижение

Как механизм волны деформации генерирует высокие соотношения в компактной упаковке

А Гармонический редуктор - Часто называют коробкой передач напряженной волны - использует гибкую чашку (FlexSpline), жесткое кольцо с внутренними зубами и генератор эллиптических волн для достижения коэффициентов восстановления, которые необычайно высоки для размера и массы блока. Когда генератор волн деформирует чашку, только две доли сгибания задействуют кольцо в любом мгновение, и поскольку у FlexSpline есть немного меньше зубов, чем кольцо, каждое вращение генератора волн способствует взаимодействию с разницей в количестве зубов, что приводит к большому снижению. Эта геометрия концентрируется в контакте в движущихся зонах, которые распространяют износ на многие зубы и способствуют гладкой сетке. Результатом является стадия привода, которая обеспечивает исключительную точность позиционирования с низкой обратной реакцией, превосходной жесткостью кручения и повторяемым движением даже при обратном нагрузке.

Почему обратная реакция по своей природе низкая и как это приносит пользу точному движению

В обычных поездах передачи обратная реакция возникает из -за зазора между жесткими зубами. В деформационной волне редуктора, упругая деформация и окружной зубной обертывание создают почти предварительно загруженный контакт, который значительно сводит к минимуму свободную игру. Для применений, требующих дугочной или размерной повторяемости, таких как карманы камеры, обработка полупроводников или хирургическая робототехника, эта характеристика становится решающим преимуществом. А Точная гармоническая редуктора нижняя реакция Конфигурация помогает удерживать позицию в отношении нарушений крутящего момента и микро-вибраций, которые в противном случае накапливались бы в качестве ошибки контурирования, что позволяет контуру управления использовать более высокий уровень прибыли без захватывающих колебаний.

Эффективность, жесткость и соображения жизненного цикла

Эффективность зависит от отношения, смазки и нагрузки; Типичные значения конкурентоспособны с компактными планетарными стадиями с умеренными соотношениями, хотя очень высокие соотношения могут показать немного больше внутренних потерь изгиба. Осевая и радиальная жесткость формируются подшипниками и геометрией корпуса, в то время как жесткость кручения отражает толщину стенки гибкого и подключения зубов. Жизненный цикл тесно связан с правильной смазкой и управлением температурой; Эластически стрессовые гибкие компоненты могут работать в течение многих тысяч часов, если они работают внутри указанного крутящего момента и скоростных конвертов. Дизайнеры должны учитывать циклы обязательств с частыми запусками и обратными движениями, потому что поле деформации в FlexSpline вращается с генератором волны и должно быть оставлено ниже пределов усталости.

Где сияют гармонические редукторы - и где могут соответствовать другим вариантам

Гармонические редукторы преуспевают, когда вам нужен компактный размер, высокие соотношения на одной стадии, низкая масса, очень низкая обратная реакция и постоянная точность в течение срока службы. Они естественны для сочлененных суставов, головок паналита, точной индексации и совместных роботов. Если приложение включает в себя непрерывное высокоскоростное вращение с тяжелыми ударами или требованиями чрезвычайно высокой скорости ввода, дизайнеры могут сочетать редуктор с начальной стадией ремня или рассмотреть альтернативные архитектуры. Тем не менее, в большинстве задач с высокой степенью средней скорости, подход к напряжениям дает лучшую в своем классе объемную эффективность и точность на килограмм.

От нагрузки к соотношению: практическое руководство по Расчет крутящего момента на гармонике

Перевод реальных требований в механические числа

Надежный процесс размера начинается с картирования всех внешних круга: статический гравитационный крутящий момент от полезной нагрузки и ссылки, динамический крутящий момент ускорения из желаемого профилей движения, трения и крутящих моментов, а также крутящих моментов, таких как кабельное сопротивление. Добавьте коэффициенты безопасности для неопределенности и включите рабочее цикл. Основной целью является обеспечение того, чтобы редуктор мог передавать пиковые и среднеквадратичные моменты без чрезмерного нагрева или усталости. Затем это соотношение выбирается для обеспечения работы сервопривода в благоприятной области скорости -торов при достижении целей разрешения. Поскольку гармонические редукторы предлагают очень высокие одноэтапные соотношения, вы часто можете выбрать меньший двигатель без ущерба для точности, при условии, что допустимая скорость ввода редуктора соблюдается.

Пошаговый рабочий процесс с примерами уравнений

• Вычислить гравитационный крутящий момент: Т _глин = м · глин · l · cos (θ) О оси сустава в худшем случае.
• Вычислите крутящий момент ускорения: Т _а = Дж · α , с J как отражается инерция и α как угловое ускорение.
• Суммируйте внешние крутящие кнопки и добавьте маржу: Т _req = (Т _глин Т _а Т _фон ) · SF .
• Выберите соотношение, чтобы скорость двигателя и крутящий момент падают в его сладкое место, и убедитесь, что ограничение скорости входа редуктора.
• Проверьте жесткость кручения против позиционирования и урегулирования целей времени.

Иллюстративный снимок размера

Рассмотрим запястье с инструментом 2,5 кг в радиусе 0,25 м, нацеленном на 300 °/с с быстрыми изменениями. Гравитационный крутящий момент в худшем случае составляет примерно 2,5 · 9,81 · 0,25 ≈ 6,13 н · м. Предположим, что ускорение добавляет 3,5 Н · м и трение еще 0,4 Н · м. С коэффициентом безопасности 1,6, необходимый выходной крутящий момент становится (6,13 3,5 0,4) · 1,6 ≈ 16,7 Н · м. Выберите соотношение, которое позволяет двигателю доставлять это после сокращения при сохранении скорости ввода в пределах и обеспечении того, чтобы отраженная инерция была управляемой для контроля. Наконец, убедитесь, что непрерывный крутящий момент на среднеквадратичной службе сустава, чтобы тепловые ограничения были соблюдены по профилю миссии.

Пример таблицы параметров

Приведенный выше рабочий процесс воплощает дух Гармонический редуктор Расчет крутящего момента : Количественная, маржа, проверка теплового поведения и соотношения итерации, пока привод не достигнет скорости, жесткости и точности и точности без больших компонентов.

Проектирование Гармонический редуктор для роботизированной руки в промышленных ячеек

Сопоставление суставочных требований через кинематическую цепь

Многоосная рука обычно имеет уменьшение требований к крутящему моменту от основания до запястья; Однако требования точности часто увеличиваются к конечному эффектору. При выборе а Гармонический редуктор для роботизированной руки Суставы, основание может способствовать повышению крутящего момента и жесткости для позиционной стабильности при длинных звенах, в то время как запястье требует минимальной обратной реакции и низкой массы для ловкости. Компактное осевое измерение редуктора помогает сохранить центр масс руки вблизи каждой оси, уменьшая требуемый противодействие и повышение энергоэффективности в течение служебных циклов с частыми запусками и остановками.

Контрольные соображения: сопоставление инерции и соблюдение требований

Поскольку соотношение редуктора умножает моторный крутящий момент и делит скорость, он также увеличивает отраженную инерцию нагрузки на квадрат соотношения, как видно на двигателе. Очень важно, чтобы баланс между высоким соотношением разрешения и скромным соотношением для управляемости. Чрезмерная отраженная инерция может вызвать консервативные контрольные успехи и удлинить время оседания. Соблюдение кручения редуктора должно быть учтено в модель сервоприводов; Слишком небольшая жесткость может соединиться с инерцией нагрузки и создать слегка демпфированные режимы, тогда как более жесткая конфигурация поддерживает более высокую пропускную способность и более четкое отслеживание пути без перерыва.

Экологические факторы и факторы надежности

Промышленные ячейки подвергают суставы на перепады температуры, пыль и случайные воздействия. Выберите уплотнение и смазку, совместимые с планами окружающей среды и технического обслуживания. Если ARM испытывает частые изменения инструмента, рассмотрите дополнительную маржу безопасности для переходных моментов во время стыковки. Для вертикальных оси, которые должны удерживать нагрузку во время потери мощности, интегрируйте тормоз или выберите редуктор с низкой внутренней спиной, чтобы ограничить расстояние падения во время задействия тормоза.

Сравнение акцента

Выбор компактный гармонический редуктор для кобота Суставы

Безопасность масштаба человека и необходимость легких передач

Совместные роботы делятся рабочими пространствами с людьми и, таким образом, расставляют приоритеты гладкой, по своей сути безопасной динамики. А компактный гармонический редуктор для кобота обеспечивает высокое снижение небольшой конверты, помогая легким рукам, ограничивающим инерцию и воздействие энергии. Гладкая, почти нулевая обратная реакция поддерживает оценку крутящего момента с высоким разрешением для обнаружения столкновений, в то время как компактность позволяет привлекать приводы к профилям тонких звеньев, которые легче защищать и круглые для безопасности.

Перепрояжность и контроль силы

Коботы получают выгоду от суставов, которые могут быть связаны с разумным крутящим моментом, чтобы система могла обнаружить и реагировать на неожиданный контакт. Гармонические редукторы варьируются в зависимости от кажущейся спины в зависимости от коэффициента и уплотнения трения; Выбор умеренных соотношений и оптимизированная смазка помогает. Поскольку коботы часто работают на более низких скоростях с частым человеческим взаимодействием, тепловой запас и непрерывный крутящий момент - не просто пик - должно быть подтверждено. Моторы с низким завершением в сочетании с редукторами, которые минимизируют стикцию, улучшают контроль малой силы, что позволяет совместимой сборке сборки и режимами ручной работы.

Полезная нагрузка, рабочее пространство и пошлина циклов

В то время как совместные полезные нагрузки могут быть скромными, длинные достижения и расширенные горизонтальные позы все еще могут генерировать значимый тяговый крутящий момент. Рендушер должен быть размером для положения в худшем случае, учитывая такие функции безопасности, как мощность и ограничение силы, которые могут снизить максимально допустимые скорости. Дизайнеры должны моделировать общие задачи - подборки, ухаживание за машиной, отвертки света - чтобы определить истинный учебный момент и обеспечить, чтобы тепловое рейтинг редуктора не превышается во время непрерывной совместной работы.

Соображения, ориентированные на кобот, по сравнению с общим промышленным оружием

Основа принятия решений: Гармонический редуктор против планетарной коробки передач

Сравнение архитектур в показателях, которые имеют значение

Как деформационная волна, так и планетарные передачи могут обеспечить высокие соотношения и плотность крутящего момента, но их поведение различается по способам, которые влияют на пригодность применения. Гармонические единицы подчеркивают ультра-низкую обратную реакцию, компактную осевую длину и высокие отношения с одной стадией, что делает их отличными для точных суставов и компактных запястья. Планетарные стадии обычно обеспечивают более высокую способность скорости ввода, сильную ударную сопротивление и очень хорошую эффективность при умеренных соотношениях, что может быть привлекательным для непрерывных оси вращения и веретенов. При оценке Гармонический редуктор против планетарной коробки передач Варианты, устойчивости с обратной реакцией в течение жизни, жесткости кручения, шум, интервалы смазки и тепловый след вашего рабочего цикла.

Столовая сравнения бок о бок

Выбор с намерениями, а не привычкой

Если ваш KPI является повторяемой точностью с минимальным соответствием, Точная гармоническая редуктора нижняя реакция Конфигурация предлагает четкие преимущества. Если ваш KPI является непрерывным высокоскоростным вращением и устойчивостью к повторяющимся ударам, планетарная стадия может быть проще. Многие системы смешивают оба: гармонику на запястье для точности и планеты на более ранних осях для пропускной способности мощности. Начните с измеримых требований, а не на устаревшем выборе.

Собрать все вместе: выбор, интеграция и долговечность

Практический контрольный список для выбора первого прохода

• Определите выходной момент: пик и среднеквадрать, включая коэффициенты безопасности.
• Установите цели точности: допустимая обратная реакция, жесткость кручения, повторяемость.
• Выберите соотношение через Расчет крутящего момента на гармонике и моторное сопоставление.
• Проверьте пределы скорости ввода, допустимые нагрузки на выпоставление и срок службы.
• Подтвердить тепловой рост в цикле выполнения; Планируйте тепловые пути и монтаж.
• Оценить фактуру и соблюдение задач с контролируемым силой в Компакт Гармонический редуктор Для кобота или Гармонический редуктор для роботизированной руки .

Интеграционные заметки, которые защищают точность

Монтажные лица должны быть плоскими и коаксиальными; Даже небольшие смещения могут предварительно загружать подшипники и искажать Flexspline, разрушая жизнь. Используйте рекомендуемые крутящие моменты болта и шаблоны последовательности. Избегайте передачи внешнего шока через корпус путем развязки приспособлений, где это возможно. Для управления кабелем, маршрут сгибания, чтобы минимизировать добавленные крутники трения, которые маскируют тонкие пороги обнаружения столкновений.

Методы технического обслуживания, которые со временем сохраняют негативную реакцию

Используйте указанные интервалы смазки и пополнения; Чрезмерная или несовместимая смазка может повысить температуру и снизить эффективность. Отслеживать температуру во время длинных циклов; Если корпус работает горячее, чем ожидалось, предположения о рабочих циклах повторного посещения, воздушный поток окружающей среды или выбор соотношения. Периодически измеряйте статическую жесткость и ошибку позиционирования на тестовом приборе; Растущее соответствие может предупредить о износе, прежде чем оно повлияет на качество производства.

Интеграция do's's и don'ts резюме