Tsükloidaalsete reduktorite eeliste uurimine robotite valdkonnas

Kõrgelt võimsuse tihedusega ja kompaktne konstruktsioon ruumipiiratud robotliigendite jaoks

Võimsuse tiheduse võrdlus: tsükloidaalsed vs. harmoonilised ja planeeta-reduktorid liigendmoodulites

Tsükloidaalsete reduktorite võimsuskoormuse tihedus on väga kõrge – tavaliselt umbes 5 Nm kuupsentimeetri kohta või parem. Need kompaktsete mõõtmetega seadmed on läbimõõduga alla 80 mm ja nende võimsuskoormuse suhe ruumalasügavusse ületab tööstusstandardite kohaselt planeetredutoreid umbes 40–60 protsendiga. Harmoonilised liikumissüsteemid pakuvad sarnaseid suuruse eeliseid, kuid nende hind on oluliselt kõrgem. Nende tootmisprotsess on keeruline ja materjalid kallid, mistõttu sama võimsuskoormuse saavutamiseks tõusevad kulud umbes 30–50 protsendiga. Kui vaadata planeetkäigukastisid, siis läbimõõtude all 100 mm puhul ei suuda nad konkurentsi järgida, sest mitmestastmeline käigukast teeb selle võimalikuks. Praktiline eelis? Tsükloidaaltehnoloogiaga ehitatud robottihedad suudavad taluda äkkmisi löökölekoormusi, mis ületavad nende tavapärast koormust üle viis korda. See on eriti oluline koostöörobotite puhul, kes töötavad inimeste kõrval ja kelle päevapärase tegevuse osana esinevad ootamatud jõud.

Allikas: CNC Proto Labs’ 2024. aasta analüüs tööstusrobotite liigese nõuetest

Võimaldab ultrapeenikesi randu ja moodulipõhiseid aktuaatoreid kõrgesuhtarvulise, madala profiiliga reduktsiooniga

Tsükloidaalsete reduktorite õhuke teljeprofiil (väiksem kui 50 mm) võimaldab neil paigutuda otse nendesse seitsmeliikmeliste robotrandade liigestesse, kus tavalised reduktorid võtavad enda alla peaaegu kaks korda rohkem ruumi. Kompaktne suurus tähendab, et need reduktorid suudavad teha üheastmelisi reduktsioone kuni 1:100, vältides lisakäppade kasutamist, mis kulutavad energiat näiteks AGV-tes ja isegi täpsust nõudvates kirurgias kasutatavates robotites. Suurte tootjate kogemuste kohaselt on aktuaatorid selle tehnoloogia kasutamisel umbes 25 % kergemad ning nad vastavad siiski rangetele ISO/TS 15066 standarditele jõu piirangute osas. Lisaks vastab tugev ühtsest tükist valatud korpus tõsiselt kulutusele ja säilitab oma terviklikkuse isegi tuhandete toimimisuurutuste järel ilma paindumata või lagunemata.

Praktiliselt nulline tagasitõmbevaba ja erakordselt täpne asenditäpsus nõudlike automaatikaülesannete jaoks

Kuidas tsükloidaalset reduktori arhitektuuri kasutades saavutatakse täpses paigalduses <±5 kaarsekundit korduvust

Cikloidsete reduktorite eripära on nende suutlikkus säilitada väga täpne positsioneerimine nende tööpõhimõttest lähtuvalt. Tavaliste hammastega käigukastide asemel, kus üheaegselt puutuvad kokku ainult üks hammas, hoiavad need reduktorid töö ajal pinnade ja lobuste vahel korraga mitmeid hambaid kokkupuutes. See nutikas mehaaniline konstruktsioon välistab peaaegu täielikult tagasilöögi juba alguses. Tulemus? Korduvus umbes 5 kaarsekundini, mis on väga oluline tundlike elektroonikakomponentide või meditsiiniseadmete monteerimisel, kus väikesed paigutusvigad võivad põhjustada suuri probleeme. Kuna koormus jaotub mitme kontaktipunkti vahel ning ei keskendu üksikutele aladele, on töö ajal deformatsioon palju väiksem. See tähendab, et masinad säilitavad stabiilsuse isegi pärast miljoneid töötsükleid ilma pidevate kohandusteta või keerukate tarkvaralahendusteta, mille eesmärk on kompenseerida mehaanilisi vigu.

Dünaamiline tagasipöördumise jõudlus: stabiilne pöördemomendi edastus ja lihtsustatud servoääristus haptiliste ja koostööpõhiste rakenduste jaoks

Tsükloidaalsed vähendajad mängivad koostöörobotite ja haptiliste süsteemide puhul olulist rolli, kuna need võimaldavad kohe pöörata pöördemomenti ilma liikumise kaotuseta. Konstruktsioonil on praktiliselt puuduv tagasitõmbevaba käik, mis tähendab, et jõud edastatakse pidevalt isegi siis, kui suund muutub äkki. See on väga oluline inimeste ja robotite vaheliste interaktsioonide ohutuse tagamiseks. Lisaks vähendab see inseneride aega, mille nad servojuhtimise täpsesättimisele kulutavad, tööstusandmete kohaselt umbes 40 protsenti. Kui tootjad integreerivad need komponendid oma süsteemidesse, vastavad nad loomulikult ISO/TS 15066 standardile koostöötoimingute ajal teostatava jõukontrolli kohta, näiteks väikeste detailide täpse paigaldamise korral. Nende eristav omadus on võime reageerida ootamatute häiretele murdosas millisekundis, mis muudab kogu protsessi ohutumaks ning samal ajal võimaldab üldiselt sujuvamat toimimist.

Ületäpne löökkoormuse vastupidavus ja usaldusväärne degradatsioonikäitumine missioonikriitilistes keskkondades

Empiiriline löögi vastupidavus: ISO/TS 15066-ga vastav jõudlus koostöös kasutatavates ja tööstusrobotites

Tsükloidaalsed reduktorid on väga head löökkoormuste neelamisel ja vastavad koostöörobotite jaoks kehtivatele ISO/TS 15066 ohutusstandarditele. Sellest, kuidas need reduktorid on ehitatud pöörlevatest elementidest, tuleneb see, et löögijõud jaotuvad mitmele hammule, mistõttu suudavad nad taluda üsna intensiivseid koormusi, mis sageli ületavad nende tavakapatsiteeti – mõnikord isegi kolm korda nende nimiväärtust. Harmoonilised liikumisülekanded lagunevad tavaliselt äkki, kui neile mõjub tugev löök, kuid tsükloidaalsed üksused kuluvad aeglaselt ja ennustatavalt. See tähendab, et hooldusteamid saavad planeerida tegevusi ette, mitte reageerida ootamatutele katketele, mis vähendab seadmete seiskumist umbes 45% autotootmistes tehastes, nagu mõned uuringud näitavad. Selle aeglaselt kuluvate omaduse tõttu säilib pöördemoment järjepidev ka pärast mitmeid löögisündmusi. Seetõttu on need reduktorid muutunud oluliseks tööstusharudes, nagu õhuruumi- ja kosmosetehnika, kus osi tuleb hoolikalt käsitseda, ning ka meditsiiniseadmete tootmisel, kus on väga ranged piirangud delikaatsetele komponentidele rakendatava jõu suhtes.

Kõrge pöördkindluse ja kiire dünaamiline reageerimisvõime liikumiskontrolli jaoks, mis on paindlik ja kõrglahutuslik

Cüklodialsete reduktorite eristab nende uskumatult suur pöördkõvadus, mis võib olla üle 200 000 Nm/rad, kuna jõud jaotuvad üheaegselt mitmele kontaktipunktile. Selline kõvadus tähendab, et äkkmuutustega koormuste korral esineb peaaegu null nurkne deformatsioon, mistõttu säilib täpsus ka kiirete liikumiste ajal. Praktiliselt nulltagasitõmbumisega paaris saavad need reduktorid töödelda juhtimissagedusi üle 100 Hz ja seiskuda vaid 10 millisekundi jooksul pärast kiireid suunamuutusi. Seetõttu on nad eriti väärtuslikud kiirusele tähelepanu pööravates rakendustes, näiteks elektroonikatootmisjoontel ja pakendussüsteemides. Lisaks sellele, et pöördmoment edastatakse kohe, muutub servojuhtimise seadistamine palju lihtsamaks. Süsteem säilitab stabiilsuse sõltumata sellest, millist koormust ta käsitseb, vältides teistes süsteemides levinud tüütavaid võnkumisi ja üleliialikke liikumisi.