Roboty przemysłowe są lśniącą perłą współczesnej ery przemysłowej, oświetlającą efektywną ścieżkę nowoczesnej produkcji przedsiębiorstw i stale umożliwiającą redukcję kosztów i poprawę wydajności w procesie produkcji przemysłowej. Co nadaje robotom przemysłowym nadludzkie zdolności i wspomaga ich sprawne działanie? Jest to złożony system wymagający warstw deszyfrowania.
Dzisiaj przyjrzyjmy się jednemu z podstawowych elementów robotów przemysłowych: reduktorowi harmonicznych. Reduktory harmonicznych pełnią rolę podobną do układu stawów człowieka i są podstawowymi elementami zapewniającymi efektywny ruch i precyzyjne sterowanie robotami przemysłowymi. Reduktor harmonicznych to powszechne określenie harmonicznego napędu przekładniowego. Przekładnie harmoniczne mogą w rzeczywistości być używane zarówno do zwalniania, jak i przyspieszania, ale ze względu na ich duże przełożenie (zwykle 50-160) są często używane do zwalniania w robotach przemysłowych, obrabiarkach CNC i innych produktach elektromechanicznych i są powszechnie określane jako reduktory harmonicznych.
W strukturze ludzkiego ciała układ stawów jest częścią łączącą kości, umożliwiającą ludziom wykonywanie różnych elastycznych ruchów i czynności. Układ stawów może obracać się i przesuwać kości pod działaniem mięśni, umożliwiając organizmowi ludzkiemu wykonywanie złożonych ruchów, takich jak chodzenie, bieganie, podnoszenie ciężarów itp. Układ stawów odgrywa rolę w przenoszeniu i zwalnianiu podczas ruchu człowieka, umożliwiając organizmowi ludzkiemu skuteczne wykonywanie różnych zadań.
Podobnie reduktory harmonicznych pełnią podobną rolę w robotach przemysłowych. Jest to odpowiednik „systemu połączeń” robota, łączącego różne elementy robota, umożliwiający robotowi wykonywanie ruchów i czynności z dużą precyzją i wydajnością. Reduktory harmoniczne zapewniają precyzyjną transmisję opóźnienia, podobnie jak układ stawów człowieka zapewnia rotację i ruch kości, umożliwiając robotom przemysłowym dokładne pozycjonowanie, składanie i wydajne poruszanie się. Zwarta konstrukcja i zdolność przenoszenia wysokiego momentu obrotowego przez reduktory harmonicznych, podobnie jak elastyczność i wytrzymałość układu stawów człowieka, umożliwiają robotom dostosowywanie się do różnych środowisk pracy i wykonywanie różnych zadań.
Reduktor harmonicznych składa się głównie z trzech podstawowych elementów: sztywnego koła, elastycznego koła i generatora harmonicznych. Jedno ze sztywnych kół, elastycznych kół i generatora harmonicznych można dowolnie ustawić, podczas gdy pozostałe dwa elementy można podłączyć do wejścia (aktywne), a drugi może służyć jako wyjście (pasywne) w celu uzyskania opóźnienia lub przyspieszenia.
1. Wypust kołowy: Gładka metalowa tarcza ze stałą liczbą zębów. Sztywne koło jest zwykle zazębione z zewnętrznymi zębami elastycznej przekładni, która odgrywa rolę w przenoszeniu momentu obrotowego i zwiększaniu wyjściowej sztywności reduktora.
2. FlexSpline: Elastyczne przekładnie są jednym z podstawowych elementów reduktorów harmonicznych, wykonanych z miękkiego metalu lub materiałów elastycznych. Zwykle jest to przekładnia falista bez ustalonej liczby zębów. Elastyczne przekładnie mogą ulegać odkształceniom sprężystym pod wpływem siły, służącej do przenoszenia momentu obrotowego i uzyskiwania opóźnienia.
3. Generator fal: Kluczowy element generujący deformację w reduktorach harmonicznych. Składa się z jednego lub więcej mimośrodowych wałów, krzywek i rolek. Kiedy wał wejściowy się obraca, krzywka i rolki generatora harmonicznych ulegają okresowym odkształceniom, powodując skręcanie i deformację zmarszczek na elastycznej przekładni.
W jaki sposób połączenie tych trzech podstawowych elementów generuje zmienną prędkość? Jeśli chodzi o budowę i zasadę działania reduktorów harmonicznych, możemy posłużyć się sprzętem rozrywkowym z huśtawką jako wizualnym przykładem do wyjaśnienia.
Wyobraź sobie, że bawisz się na huśtawce w parku. Huśtawka składa się z dwóch desek, na jednej znajduje się miejsce do siedzenia dla Ciebie, a na drugiej deska do siedzenia dla przyjaciela. Waszym celem jest przekazywanie sobie nawzajem mocy za pomocą huśtawki, pozwalając sobie nawzajem wznosić się lub opadać.
1. Elastyczne przekładnie działają jak huśtawki: W reduktorach harmonicznych elastyczne przekładnie działają jak huśtawki. Wykonana jest z miękkich materiałów, podobnie jak deska na huśtawce. Elastyczne koła zębate są połączone z wałem wejściowym i wyjściowym i przenoszą moc z wału wejściowego na wał wyjściowy.
2. Sztywne koło jest jak twój przyjaciel: W reduktorze harmonicznych sztywne koło jest jak twój przyjaciel siedzący na innej desce. Sztywne koło to metalowy element-w kształcie dysku ze stałą liczbą zębów. Zazębia się z zewnętrznymi zębami elastycznego koła zębatego, tak jak Ty i Twoi przyjaciele siedzicie na dwóch końcach huśtawki.
3. Generator harmonii jest jak twoje działanie: Generator harmonii jest jak twoje działanie na huśtawce. Kiedy ty i twój przyjaciel poruszacie się na zmianę w górę i w dół, huśtawka ulega okresowym odkształceniom, podobnym do odkształceń powodowanych przez krzywkę i rolkę generatora harmonicznych.
Dzięki zastosowaniu generatora harmonicznych do wywołania okresowego odkształcenia elastycznego koła zębatego, kształt elastycznego koła zębatego zmienia się okresowo i zazębia się z wewnętrznymi zębami sztywnego koła. W ten sposób Twoje działania na huśtawce (odkształcenie generatora harmonicznych) zostaną przeniesione na drugą stronę (elastyczna przekładnia), osiągając w ten sposób równowagę i przeniesienie mocy huśtawki, tak jak reduktor harmonicznych zapewnia opóźnienie i przeniesienie momentu obrotowego z wału wejściowego na wał wyjściowy.
W reduktorach harmonicznych odkształcenie generowane przez generator harmonicznych powoduje również okresową zmianę kształtu elastycznej przekładni i zazębianie się z wewnętrznymi zębami sztywnego koła. W ten sposób ruch obrotowy wału wejściowego (taki jak prędkość silnika) zostanie przeniesiony na elastyczną przekładnię, a zazębienie między elastyczną przekładnią a sztywnym kołem zapewnia opóźnienie i przenoszenie momentu obrotowego wału wyjściowego. Ten proces deformacji i zazębiania powoduje przenoszenie i przesunięcie mocy, tak jak działania ciebie i twoich przyjaciół na huśtawce powodują przenoszenie i przesunięcie mocy.
Zasada zmiennej prędkości reduktora harmonicznych polega na okresowym odkształceniu generowanym przez generator harmonicznych, który zmienia kształt elastycznej przekładni, uzyskując w ten sposób przeniesienie momentu obrotowego i efekt zmiennej prędkości z wału wejściowego na wał wyjściowy.
Nie można niedoceniać roli reduktorów harmonicznych w robotach przemysłowych, ponieważ odgrywają one ważną rolę w robotach przemysłowych
1. Precyzyjna transmisja opóźnienia
Aby wykonywać precyzyjne zadania, roboty przemysłowe wymagają-precyzyjnej kontroli ruchu i pozycji. Reduktory harmonicznych charakteryzują się-precyzyjną charakterystyką transmisji i mogą zapewniać precyzyjne współczynniki redukcji, dzięki czemu ruchy robota są płynniejsze i dokładniejsze.
2. Możliwość przenoszenia wysokiego momentu obrotowego
Roboty przemysłowe zazwyczaj muszą obsługiwać duże obciążenia i momenty obrotowe. Reduktory harmonicznych mogą osiągnąć wysoką zdolność przenoszenia momentu obrotowego przy stosunkowo małej objętości i masie, zapewniając robotom wystarczającą moc do wykonywania różnych zadań.
3. Zwarta konstrukcja
Roboty przemysłowe mają zazwyczaj ograniczoną przestrzeń i wymagają kompaktowych urządzeń transmisyjnych. Zwarta konstrukcja reduktorów harmonicznych zajmuje mniej miejsca, zapewniając większą elastyczność i stopnie swobody przy projektowaniu robotów przemysłowych.