Робототехникада планетарлық тісті берілістерді қолданудың артықшылықтары

Дәл қозғалыс басқаруы: төмен шабуыл және доғаның минутының ішіндегі қайталанушылық

Планетарлық тісті беріліс басы қалай роботтық орналастырудың дәлдігі үшін 1 доғалық минуттан кем шабуылға қол жеткізеді

Планетарлық беріліс қораптарындағы кері жүріс (бэклас) шамасының өте төмен болуының, кейде 1 доғалық минуттан да аз болуының сыр сыры — осы үш планета тістегішінде бір мезгілде бірнеше тіс қатысуында жатыр. Бұл тістегіштердің күшті біркелкі таратуы кіріс пен шығыс валдары арасындағы қозғалыс ауытқуын (осцилляция) азайтады. Өндірушілер тағы да бұған әрі қарай қол жеткізеді: дәлме-дәл қиғаш тістерді өңдейді және алдын ала жүктемелі конустық подшипниктерді қолданады, сонда керексіз қозғалыс 1 доғалық минуттан төмен деңгейге дейін толығымен жойылады. Бұның масштабын бағалау үшін мысал келтірейік: 10 метр радиустағы айналу кезінде 1 доғалық минуттық кері жүріс шамамен 3 мм-ге дейін орналастыру қателігіне әкеледі. Мұндай дәлсіздік хирургиялық роботтар немесе әр миллиметр маңызды болатын жоғары дәлдікті микроассамблея жұмыстары үшін апатты болар еді. Қазіргі заманғы өндіріс технологиялары тістердің профилін ±5 микрон дәлдікпен сақтайды, бұл ±0,01 градус дәлдікпен қайталанатын нәтижелерге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Осындай жоғары дәлдік деңгейі оларды пластинкаларды (вэферлерді) өңдеу операциялары мен жоғары дәлдікті лазерлік кесу қолданыстары саласында тәуелсіз құралдарға айналдырады.

Кері байланыс қатесі мен тұйықталған контурлы сервожелі роботтектік жүйесінің дәлдігі

Энкодерлер тұйық циклды серво жүйелеріндегі кері соғу мәселелерін шешуге көмектеседі, бірақ тісті беріліс механизмдерінде артық ойын болған кезде басқару құрылғылары көбінесе артық компенсациялауға ұмтылады. Бұл қажетсіз тербелістерге әкеледі және жүйенің жауап беру уақытын қатты баяулатады. 2024 жылғы «Робототехникалық дәлдік» есебіне сәйкес, дельта-роботтарда құралдарды алу және орналастыру операцияларын орындаған кезде кері соғуды 5 доғалық минуттан 1 доғалық минутқа дейін азайту позициялау қателерін шамамен екі үштен біріне дейін азайтты. Төмен кері соғуы бар планетарлық беріліс механизмдерімен жұмыс істейтіндер үшін пайдасы анық. Бұл компоненттер электрқозғалтқыштың кері байланысын нақты буын қозғалысымен әлдеқайда жақсы сәйкестендіреді, бұл жоғары жылдамдықта дәлдікті сақтау үшін ерекше маңызды. Нәтижесі? Көпшілік жағдайда таза контурлар мен беттер. Сонымен қатар, бұл жақсартулар ең көп пайда әкелетін CNC өңдеу процестерін де ұмытпаған жөн. Машиналар бағыттарын өзгерткен кезде қазір олар аз қателіктер жасайды, нәтижесінде беттің жалпы сапасы 35% дейін жақсарды.

Роботтық буындардағы жоғары айналдырушы моменттің тығыздығы мен кеңістікті тиімді пайдалану

Роботтардың буындарында көлемі шағын, бірақ үлкен айналдырушы моментті қабылдай алатын қуат беру жүйелері қажет. Планетарлық тісті берілістер бұл мәселені шешуге жақсы қызмет етеді, себебі олар жүкті бірнеше тістің өзара қосылу нүктелеріне бөледі. Осы тісті берілістер ұқсас көлемдегі басқа нұсқалар — гармоникалық немесе циклоидалық берілістермен салыстырғанда — айналдырушы моменттің тығыздығын шамамен 40–60 пайызға арттыра алады. Олардың жақсы жұмыс істеуінің себебі — күштерді бір ось бойынша таратуы және максималды тістің қосылуы үшін жобаланған тістері. Бұл инженерлерге оларды қатаң шектелген буын аймағына тікелей орнатуға, сонымен қатар ешқандай жұмыс сипаттамаларын жоғалтпауға мүмкіндік береді.

Гармоникалық пен циклоидалық альтернативаларға қарағанда планетарлық тісті берілістердің айналдырушы моменттің көлемге қатынасы бойынша артықшылығы

Планетарлық конструкциялардың айналдырушы моменттің тығыздығындағы артықшылығы негізгі механикалық айырмашылықтардан туындайды:

• Гармоникалық берілістер серпінді деформацияға сүйенеді, төмен шығыс арқылы шыңдық моментін шектейді
• Циклоидал редукторлар жоғары редукциялық коэффициенттерді қамтамасыз етеді, бірақ төмен ПӘК-пен жұмыс істейді (75–85% — планетарлықтардың 95–98%-ына қарағанда)
• Планетарлық конфигурациялар теңестірілген кернеу таратылуы үшін параллель жүктеме жолдарын пайдаланады

Өнеркәсіптік редукторлардың салыстырмалы талдауы планетарлық жүйелердің соққылы жүктеме жағдайларында өлшемдері бірдей циклоидал құрылғыларға қарағанда 2,1 есе жоғары момент беретінін растайды.

Шынайы әсер: ынтымақтастық роботтарында 2,3 есе жоғары момент беретін компактты білезік модульдері

Ынтымақтастық роботтарында (коботтарда) планетарлық тісті берілістер бірдей білезік буынының габариттерінде 2,3 есе жоғары момент беруге мүмкіндік береді. Бұл кеңістікті тиімді пайдалану мыналарға ықпал етеді:

• Буын геометриясын ұлғайтпай-ақ жоғары жүктеме көтеру қабілеті
• Адам-робот өзара әрекетінің жұмсақ және қауіпсіз болуы үшін айналу инерциясының төмендеуі
• Тісті беріліс арқылы жүктеменің біркелкі бөлінуі арқылы орташа қателіктер арасындағы уақытты ұзарту

Бұл жетістіктер электрондық құрылғыларды жинау саласындағы өндірістік қажеттіліктерді шешуге бағытталған — бұл салада қолдың буынындағы орын әлі де өте шектеулі.

Динамикалық өнімділік үшін сервомоторлармен үзіліссіз интеграция

Жоғары жылдамдықты «алып-қою» қолданбаларында инерциялық сәйкестендіру мен жиілік жолағының оптимизациясы

Планетарлық беріліс қораптары сервомоторлар мен роботтық иықтар арасындағы инерцияны салыстыруға көмектеседі, бұл жоғары жылдамдықтағы «алып-қою» операциялары кезінде осы жүйелердің қаншалықты тез реакция беруі үшін өте маңызды. Олар шағылысқан инерция қатынастарын 10:1-ден төмен деңгейге дейін төмендеткенде, иықтың бағытын тез өзгерту кезінде артық қозғалыс (overshooting) әлдеқайда азаяды. Бұл қойма жолақтарындағы дельта-роботтардың циклдарын 0,3 секундтан кем уақыт ішінде аяқтауына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, олардың жоғары бұралу қаттылығы фазалық кешігу болмауын қамтамасыз етеді, сондықтан 15G-тен астам үдеулер кезінде де қозғалыс траекториясы дәл сақталады. Жүйеге тікелей интеграцияланған рамасыз сервожелілер куплингтің иілгіштігіне байланысты проблемаларды жояды және ескі заманғы куплинг әдістерімен салыстырғанда басқару жолағын шамамен 40% жақсартады. Барлығы бірігіп, бұл микросхемалар сияқты өте сезімтал микроэлектроника компоненттерін минутына 200-ден астам рет өңдеуге мүмкіндік береді, сонымен қатар қозғалтқыш температурасын шамамен 22 °C-қа төмендетеді. Сондай-ақ, компактты коаксиалды конструкциясы арқасында роботтық буындардың орналасуы қажет болатын тар орындарға орнату әлдеқайда оңайласады.

Өнеркәсіптік роботтамада ұзақ мерзімді сенімділік пен төмендетілген қызмет көрсету

Орташа уақыт аралығындағы ақаулық (MTBF) растауы: Планетарлық тісті берілістер 10 000 сағаттық сменаларда тікелей тісті берілістерге қарағанда жоғары көрсеткішке ие

Сенімділік ең маңызды болатын өнеркәсіптік роботтама қолданыстарында планетарлық тісті берілістер басқа шешімдерге қарағанда әлдеқайда ұзағырақ қызмет етеді. Сынақтар көрсеткендей, бұл жүйелер қызмет көрсетуге дейін 20 000 сағаттан аса үзіліссіз жұмыс істей алады, бұл осындай тікелей тісті берілістердің көрсеткішінен шамамен екі есе жоғары. Сыры олардың құрылысында жатыр. Бұл тісті берілістерде жұмыс кезінде кернеуді тарататын бірнеше тірек нүктесі бар. Бұл әрбір тістің тозуын стандартты бір сатылы тікелей тісті берілістермен салыстырғанда шамамен үштен екі бөлігіне дейін азайтады, бұл 2023 жылы жарияланған «Өнеркәсіптік роботтамада сенімділік туралы есепте» келтірілген табыстарға сәйкес келеді. Күнделікті ауыр автоматтандырылған есептерді шешетін өндірушілер үшін мұндай төзімділік барлығын өзгертеді.

Әсері сандық түрде өлшенеді:

Бұрандалы тіректердің санын азайту мен майлау операцияларын азайту бес жыл ішінде жөндеу шығындарын 47% азайтады. Автомобиль жинақтау және электроника өндірісінде — бұрын белгіленбеген тоқтап қалу әр сағатта $200 мыңнан асады — планетарлы жетектер үш сменалы «алып-қою» операцияларында белгіленбеген жөндеудің 87%-ын жояды.