بهینه سازی گیربکس مشترک رباتیک نقش حیاتی صفر-دنده های هیپوید عقب

طراحی انتقال مشترک ربات قابل اعتماد مستلزم در نظر گرفتن سه جنبه به طور همزمان است:

به حداکثر رساندن تراکم گشتاور، کاهش ردپای فیزیکی برای فشردگی، و تضمین تکرارپذیری بی عیب و نقص.

ضربه های مکانیکی کوچک (مانند مفصل پایه) می تواند باعث ایجاد خطاهای موقعیت یابی در افکتور انتهایی شود. به عنوان یک تولید کننده حرفه ای قطعات مکانیکی دقیق، می توانیم مسئولانه به شما بگوییم که واکنش مکانیکی عامل اصلی تأثیرگذار در دقت اتصال است. تأخیرهای کنترلی و خطاهای تجمعی را در حین حرکت با سرعت بالا معرفی می‌کند، که مستقیماً باعث رانش مسیر و لرزش فرکانس پایین-روبات می‌شود. این دلیل اصلی برای دنبال کردن عکس‌العمل صفر در انتقال مشترک ربات است.

چرا Backlash دقت محرک ربات را از بین می برد؟

در مهندسی مکانیک، پس زدگی شکاف یا "بازی" بین دندانه های چرخ دنده جفت گیری است. در حالی که در گیربکس‌های سنتی برای روان‌کاری و انبساط حرارتی مقدار کمی عکس‌العمل ضروری است، در یک اتصال رباتیک، حتی کوچک‌ترین میزان واکنش غیرقابل قبول است.

هنگامی که یک ربات چند محوره جهت معکوس -را معکوس می‌کند، «حرکت از دست رفته» را معرفی می‌کند. این فقط یک خطای موقعیت یابی جزئی ایجاد نمی کند. این یک خطای تجمعی ترکیبی در سراسر زنجیره سینماتیک ایجاد می کند.

علاوه بر این، واکنش متقابل ثبات سیستم کنترل را از بین می برد. هنگام تنظیم کنترل‌کننده‌های PID، شیب مکانیکی باعث پسماند و تأخیر کنترل می‌شود که منجر به نوسانات خرد (چرخه‌های حدی) در انتهای-اثر می‌شود. اگر می خواهید حقیقت داشته باشددقت محرک ربات-چه برای جوشکاری لیزر، چه برای جراحی پزشکی، چه برای حرکت چهارپا پویا-حذف این حرکت از دست رفته قابل مذاکره نیست-.

چگونهچرخ دنده های هیپویددستیابی به صفر واقعی-بازگشت

شاید این سوال برای شما پیش بیاید: "آیا دنده های هیپووئید به طور گسترده در دیفرانسیل های خودرویی استفاده نمی شود که به وضوح عکس العمل دارند؟" این یک مشاهده منصفانه است، اما در زمینه رباتیک، دنده‌های هیپووئیدی بسیار متفاوت از دنده‌های گیربکس خودرو اجرا می‌شوند.

Hypoid در مقابل درایو هارمونیک در مقابل کاهش دهنده RV

ما می دانیم که هیچ "دنده جادویی" وجود ندارد که همه چیز را حل کند. شما باید سم خود را بر اساس برنامه انتخاب کنید. بیایید به دنیای واقعی- نگاه کنیمدرایو هیپوید در مقابل هارمونیکو بحث کاهنده RV.

درایوهای هارمونیک(چرخ دنده های موجی)

آن‌ها انتخاب محبوب صنعت برای طراحی‌های مفصلی سبک،{0}}بالا و خطی هستند. آنها به طور طبیعی به عکس العمل صفر می رسند.

اما یک اشکال وجود دارد: سفتی پیچشی کم. از آنجایی که آنها به یک فنجان فلزی نازک و دائماً تغییر شکل می دهند (فلکس لاین)، تحت بارهای سنگین دچار "وزش باد-بالا" (تغییر شکل الاستیک) می شوند. شایان ذکر است که توانایی ضعیفی در تحمل بارهای ضربه ای دارند. این بدان معنی است که مواجهه با یک برخورد ناگهانی ممکن است فوراً به اسپلین انعطاف پذیر آسیب برساند یا شکسته شود.

کاهش دهنده های RV (سیکلوئیدی)

سفتی و مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربه دارند. عیب آن این است که حجیم، سنگین و از نظر ساختاری پیچیده است که آن را برای مفاصل فشرده و انعطاف پذیر (مانند زانوهای سگ های رباتیک یا مچ ربات های همکار) کاملاً نامناسب می کند.

متمایز کننده هیپوید

چرخ دنده های هیپویدبر خلاف درایوهای هارمونیک، هیپویدها از دندان‌های فولادی جامد-سخت‌شده استفاده می‌کنند که سفتی پیچشی بسیار بالاتر و توانایی جذب بارهای ضربه‌ای شدید را ارائه می‌دهند (برای ربات‌های پا که به زمین برخورد می‌کنند بسیار مهم است).

علاوه بر این، دنده‌های هیپووئید ذاتاً یک انتقال زاویه راست ارائه می‌کنند. این به مهندسان اجازه می دهد تا سروو موتور را به موازات پیوند بازوی ربات قرار دهند و اینرسی چرخشی مفصل را به شدت کاهش داده و حجم فضایی با ارزش را ذخیره کنند.

درایوهای هارمونیک (دنده های موج فشار)

کاهش دهنده های RV (سیکلوئیدی)

متمایز کننده هیپوید

جایی که Hypoid در معماری ربات جا می گیرد

همانطور که جدول نشان می دهد،چرخ دنده‌های هیپوید-بدون عکسیک جایگزین جهانی نیستند-آنها راه حل بهینه برای "زمینه میانی" هستند که در آن سختی خالص یا فشردگی خالص به تنهایی نمی تواند همه الزامات را برآورده کند.

مفصل کوبات

هدف اصلی طراحی Cobot کار مشترک با انسان است، به این معنی که مفاصل باید سبک و فشرده باشند و در عین حال دقت تکرارپذیری در ± 0.02 میلی متر را حفظ کنند. راه حل های سنتی مانند کاهنده هارمونیک به اندازه کافی سبک و نازک هستند، اما سختی آنها کافی نیست، که به راحتی می تواند باعث انحراف موقعیت تحت شرایط بار متغیر شود. دقت و سفتی کاهش دهنده RV الزامات را برآورده می کند، اما اندازه و وزن آن از محدودیت های طراحی برای این کاربردها فراتر می رود.

مسیریابی کابل محدودیت حیاتی دیگری را ارائه می دهد: کل بازوی کوبات به کانال های کابل داخلی برای جلوگیری از گره خوردن نیاز دارد. قطر سوراخ درایوهای هارمونیک محدود است و کاهنده‌های RV برای پیکربندی حفره‌های توخالی واقعی مناسب نیستند.

راه حل برای چرخ دنده های هیپووئید

• سبک و سختی بالا:همین وزن سفتی پیچشی بالاتری را ایجاد می‌کند و انحراف{0}افکتور انتهایی تحت بار در موقعیت کشیده به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.
• کانال توخالی طبیعی:طراحی آفست محور به آن یک سوراخ مرکزی طبیعی برای سیم کشی آسان می دهد.
• مزیت کارایی:راندمان انتقال بالا (92-97٪) تولید گرمای کمتر، کاهش مصرف برق و زمان کار مداوم طولانی‌تر را ارائه می‌کند.

مفاصل پا/مچ ربات انسان نما

مفاصل پا را به عنوان مثال در نظر بگیرید: در لحظه پرش و فرود ربات، بار ضربه ای که توسط مفاصل تحمل می شود می تواند به 3-5 برابر بار نامی برسد. مفاصل ران و مچ پا باید به درجات آزادی حرکت در یک فضای محدود دست یابند، در حالی که کانال هایی را برای خطوط لوله یا کابل های هیدرولیک باقی می گذارند.

هارمونیکدرایوها: چرخ انعطاف پذیر مقاومت ضربه ای ضعیفی دارد و سقوط تصادفی ممکن است منجر به شکست مفصل شود.

کاهش دهنده RV:اگرچه در برابر ضربه مقاوم است، اما ساختار کواکسیال آن موتور را مجبور می‌کند تا به صورت سری به صورت محوری متصل شود و در نتیجه اتصالات بسیار طولانی و حجیم برای تکرار مشخصات فشرده آناتومی انسان ایجاد می‌شود.

راه حل برای چرخ دنده های هیپووئید

• مقاومت در برابر ضربه قوی:تماس صلب فلزی-به-دندان فلزی به چرخ دنده های هیپووئید مقاومت ذاتی در برابر ضربه و بارهای ضربه می دهد.
• مقدار افست محور:موتور را می توان در جهت ران مرتب کرد و شفت خروجی ساق پا را به حرکت در می آورد. محور خم شدن مفصل دیگر توسط موتور مسدود نمی شود، و یک نمایه پای باریک واقعی بیومیمتیک را امکان پذیر می کند.

افکتور انتهایی بازوی رباتیک صنعتی

عامل پایانی (محور J4-J6) بازوهای روباتیک صنعتی، مستعدترین منطقه برای از دست دادن دقیق است. فضا در اینجا بسیار محدود است، اما باید بار دینامیکی اجسام در حال چرخش-بالا را تحمل کند. چیزی که حتی جدی‌تر است این است که وقتی روبات‌ها فرآیندهایی مانند قفل کردن پیچ، مونتاژ دقیق و پوشش چسب را انجام می‌دهند، افکتور انتهایی باید حرکات ریز دو جهته مکرر را اجرا کند.

اگرچه واکنش معکوس کاهنده هارمونیک کم است، پسماند الاستیک چرخ منعطف می‌تواند باعث "لرزش" شود و بر پایداری فرآیند تحت عملکرد{0}دوسویه فرکانس بالا تأثیر بگذارد.

راه حل برای چرخ دنده های هیپووئید

• پاسخ فوری، عکس العمل صفر:دنده هیپووئید در حالت از پیش بارگذاری شده می تواند در لحظه معکوس کردن تماس سفت و سخت برقرار کند.
• پایداری حرارتی بالا:تماس چرخشی چرخ دنده های هیپووئید گرمای کمتری تولید می کند، دمای تعادل حرارتی پایین است، و رانش دقت پس از کارکرد طولانی مدت کمتر است.
• طول عمر قابل کنترل:فرسودگی دنده‌های هیپووئید تدریجی و تحت نظارت است و شرکت‌ها می‌توانند به جای اینکه منتظر خرابی‌های ناگهانی باشند، تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را بر اساس ساعات کار برنامه‌ریزی کنند.

Cobot Joint

مفاصل پا/مچ ربات انسان نما

افکتور انتهایی بازوی رباتیک صنعتی

 

درجه دقت

این صنعت معمولاً به استانداردهای ISO 17485 یا GB/T 11365 اشاره می کند که سطوح دقت آن از 3 تا 12 به ترتیب نزولی متغیر است.

• اتصالات ربات مشترک: به 5-6 سطح دقت نیاز دارد
• پاهای ربات انسان نما: به دقت 6-7 سطح نیاز دارد، اما به ویژه بر پایداری ناحیه تماس با سطح دندان تأکید دارد.
• انتهای بازوی رباتیک صنعتی: به 5 سطح دقت نیاز دارد و دارای الزامات سخت برای زبری سطح دندان است.

تثلیث مقدس: عملیات حرارتی، پوشش سطحی و تحمل

برای دستیابی به عکس العمل صفر، چرخ دنده ها باید با پیش بار محوری بالا به هم فشرده شوند. اگر سطح دندان ناهموار باشد، این پیش بار اصطکاک شدید ایجاد می کند که منجر به انبساط حرارتی سریع، گرفتگی و شکست نهایی می شود.

برای دستیابی به یک هسته-سخت-درجه‌گیر{1} و با نمای بیرونی فوق‌العاده سخت، یک دنده سطح بالا باید تحت سخت شدن محفظه دقیق (کربوریزه شدن) قرار گیرد. با این حال، عملیات حرارتی باعث اعوجاج فلز می شود. برای اصلاح این اعوجاج و دستیابی به سطح میکروسکوپی مورد نیاز برای تماس نورد صاف، چرخ دنده باید در معرض سنگ زنی CNC و چسباندن زوجی قرار گیرد.

هنگام بررسی یک تامین کننده، بخواهید مشخصات زبری سطح (Ra) آنها را ببینید و بپرسید که چگونه اعوجاج حرارتی را کنترل می کنند. شما می خواهید سطوح دقت را به شدت در درجه 5 تا 7 (تحت استانداردهای GB/DIN/ISO) مشاهده کنید.

اسکی دنده دقیق

مفاصل رباتیک مدرن به شدت یکپارچه هستند و اغلب به چرخ دنده های هیپووئیدی با پروفایل های داخلی پیچیده، سوراخ های کور یا شانه های محکم نیاز دارند که به راحتی به چرخ دنده های سنتی نمی رسد.

اسکی با دنده دقیقving(اغلب به نام پاور اسکیینگ) می تواند این مشکلات را حل کند اسکی کردن یک فرآیند سینماتیکی بسیار پیشرفته است که حرکت غلتشی مداوم را با حرکت متقابل شکل دهی ترکیب می کند. این به سازندگان اجازه می‌دهد تا چرخ دنده‌های داخلی و شفت‌های مجتمع پیچیده را با سرعت فوق‌العاده و دقت در سطح میکرونی{1}}در کنار یک شانه فیزیکی برش دهند.

ارزیابی یک سازنده دنده هیپوید سفارشی

بنابراین، یک تولید کننده دنده Hypoid سفارشی واجد شرایط معمولاً شرایط با تجربه بودن، داشتن تجهیزات پیشرفته و داشتن یک سیستم مدیریت کیفیت دقیق را برآورده می کند.

در نظر گرفتن تیم ما در Hansheng به عنوان یک معیار عملی: در طول 10+ سال گذشته مهندسی دنده اختصاصی، ما آموخته‌ایم که شما نمی‌توانید در مورد تجهیزات مصالحه کنید. دقیقاً به همین دلیل است که ما به ماشین آلات-در کلاس جهانی مانند ژاپنی ها متکی هستیمماشین های اسکی KPS30 کاشیفوجی.

هنگام انتخاب شریک زندگی خود، مطمئن شوید که او دارای این سه گانه خاص است: دهه‌ها تجربه تخصصی،{0}}تجهیزات درجه یک CNC/اسکرینگ، و اندازه‌شناسی بی‌نتیجه.

 

 

 

 

برای نجات شما از پیمایش بی‌پایان، من-تجارت جهانی- واقعی را در یک ماتریس مرجع سریع-قرار دادم.

دنده‌های هیپووئیدی بدون واکنش، سفتی بالا و طرح‌بندی انعطاف‌پذیر - در حال تبدیل شدن به یک انتخاب قدرتمند برای انتقال مشترک در نسل بعدی روبات‌ها هستند. این به معنای جایگزینی هارمونیک ها یا RV نیست، بلکه برای ارائه یک راه حل جدید زمانی که آنها نمی توانند "منطقه میانی" را حل کنند.

Hansheng Automation بیش از ده سال تجربه در{0}دقت بالا داردساخت دنده، با یک زنجیره فرآیند کاملاً قابل کنترل: از طراحی، عملیات حرارتی، سنگ زنی چرخ دنده تا سنگ زنی مطابق، تجهیزات اصلی از مارک های درجه اول مانند Kashifuji و WEDM استفاده می کنند و دقت دسته ای در سطوح ISO/DIN/GB 5-7 پایدار است. ما می توانیم عکس العمل صفر سفارشی ارائه دهیمراه حل های انتقالبرای ربات های مشارکتی، ربات های انسان نما، و بازوهای رباتیک صنعتی.

با ما تماس بگیرید

تفاوت بین یک دنده هیپووئید{0}} صفر و یک دنده هیپووئید استاندارد خودرو چیست؟

هر دو شکل هندسی یکسانی دارند، اما کاربردهای آنها کاملاً متفاوت است. چرخ دنده های هیپووئید اتومبیل ها به طور ویژه با واکنش برگشتی طراحی شده اند تا با روغن کاری و انبساط حرارتی در کاربردهای-در مقیاس بزرگ سازگار شوند. چرخ دنده های هیپووئید تخصصی برای روبات ها زمین دقیقی هستند که به صورت جفت مونتاژ می شوند و تحت نیروی پیش بار محوری قابل کنترل برای حفظ تماس بین دو سطح دندان قرار می گیرند و در نتیجه تلفات حرکتی را کاملاً از بین می برند.



آیا پیش بارگیری باعث افزایش سایش و کاهش عمر مفید می شود؟

فقط در صورتی که به اشتباه بیش از- اعمال شود. هنگامی که پیش بارگیری در طول مونتاژ منطبق به طور دقیق کالیبره می شود، پهلوهای دندان به طور الاستیک تغییر شکل می دهند و به جای سایش در برابر یکدیگر، یک تماس غلتشی پایدار حفظ می کنند. همراه با سنگ زنی CNC پس از سخت شدن{3}}به Ra کمتر یا مساوی 0.4μm، سایش تدریجی و قابل پیش بینی است - که امکان تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده را به جای تعویض واکنشی پس از شکست ناگهانی فراهم می کند.



آیا چرخ دنده‌های هیپووئیدی{0}}زول معکوس می‌توانند جایگزین درایوهای هارمونیک در همه اتصالات کوبات شوند؟

نه جهانی. درایوهای هارمونیک انتخاب بهتری برای مفاصل مچ دستی فوق فشرده-کواکسیال هستند که اندازه پاکت محدودیت اصلی است. چرخ دنده‌های هیپووئید بیشترین مزیت خود را در موقعیت‌های وسط-مفاصل بازو - آرنج و شانه - ارائه می‌کنند که در آن سختی پیچشی بالاتر، مقاومت در برابر ضربه، و مسیریابی کابل از طریق سوراخ به طور همزمان مورد نیاز است.



چه درجه دقتی را برای مفصل رباتیک باید مشخص کنم؟

به عنوان یک دستورالعمل کلی تحت ISO 17485 / GB/T 11365: مفاصل وسط بازو cobot معمولاً به درجه 5-6 نیاز دارند. مفاصل انسان‌نمای پا و مچ پا درجه 6-7 با تأکید بر ثبات الگوی تماس. محورهای انتهای بازوی صنعتی-(J4-J6) درجه 5 یا بهتر با الزامات سختگیرانه زبری سطح.



چگونه می توانم ارزیابی کنم که آیا یک سازنده می تواند{0}}الزامات درجه رباتیک را برآورده کند؟

سه چیز را باید تأیید کرد: اول اینکه آنها ماشین‌های سنگ‌زنی اختصاصی هیپووئید (گلیسون، کلینگلنبرگ یا مشابه) را با سنگ‌زنی دقیق پس از سخت شدن - و نه مراکز CNC عمومی کار می‌کنند. دوم، اینکه آنها داده‌های ناهمواری سطح Ra و گزارش‌های الگوی تماس را در هر مجموعه همسان ارائه می‌کنند. سوم اینکه دنده ها را به صورت جفت همسان عرضه و تعویض می کنند.

در مهندسی مکانیک، "بازخورد کاملاً صفر" و "اصطکاک کم" اغلب نیاز به سازش متقابل دارند.

«دنده هیپووئیدی بدون عکس العمل» توضیح داده شده در این مقاله از طریق سنگ زنی با دقت فوق العاده بالا-و پیش بارگذاری دقیق سیستم به دست می آید. لازم به ذکر است که پیش کشش بیش از حد ممکن است منجر به کاهش جزئی راندمان انتقال و افزایش دما در حین کار با سرعت بالا شود.

هدف این مقاله برجسته کردن موارد استفاده خاص است که در آن هندسه هیپووئید مزایای مهندسی را ارائه می‌کند - نه اینکه پیشنهاد دهد که چرخ دنده‌های هیپووئید باید راه‌حل‌های موجود را جایگزین کنند. درایوهای هارمونیک و کاهنده های RV بالغ هستند، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و اولین انتخاب برای اکثریت قریب به اتفاق کاربردهای مشترک رباتیک هستند. مهندسان تشویق می شوند تا همه گزینه ها را بر اساس نیازهای بار، فضا و دقت خاص خود ارزیابی کنند.