В прецизионном редукторе шарнира робота Selection точность и люфт являются основными показателями, определяющими качество движения робота, точность позиционирования и динамический отклик. Для научного выбора этих двух параметров рекомендуется учитывать следующие параметры:
1. Уточнение основных концепций и требований к приложению.
Люфт (люфт) относится к небольшому угловому смещению, производимому выходным концом, когда к выходному концу прикладывается небольшой номинальный крутящий момент в прямом и обратном направлениях, когда входной конец зафиксирован. Единица измерения — угловой мин (угловой мин, 1 градус = 60 угловых минут). Чем меньше значение люфта, тем точнее передача, но и соответствующая стоимость выше.
Первым шагом при выборе является обратный расчет требуемого уровня точности исходя из сценария применения робота:
Сценарии с чрезвычайно высокой точностью (например, медицинские хирургические роботы, полупроводниковое оборудование, прецизионная сборка): требуется позиционирование на микронном уровне и необходимо выбрать редуктор с люфтом, близким к нулю. Гармонические редукторы и редукторы RV являются лучшим выбором, их люфт обычно составляет менее 1 угловой минуты и может даже достигать уровня угловой секунды.
Сценарии высокой точности (например, шестиосные роботизированные руки, запястья/локти совместных роботов): требуют плавного и точного отслеживания траектории, а люфт обычно должен составлять от 1 до 3 угловых минут. Этот тип прецизионных соединений для легких или средних нагрузок обычно приспособлен к редукторам гармоник.
Сценарии с тяжелыми нагрузками и высокой динамичностью (например, тазобедренные и коленные суставы гуманоидных роботов, роботы-укладчики на поддоны): необходимо выдерживать вес всей машины, частые запуски и остановки, а также ударные нагрузки. Требования к абсолютной точности можно соответствующим образом ослабить до 3–5 угловых минут или даже выше. В настоящее время приоритет следует отдавать планетарным редукторам или редукторам RV с высокой ударопрочностью и длительным сроком службы.
2. Оценить технические характеристики разных редукторов.
Различные типы редукторов имеют существенные различия в точности и характеристиках люфта, и их физические характеристики должны быть согласованы при Selection:
Гармонический редуктор: Опираясь на упругую деформацию гибкой шлицы для достижения одновременного зацепления нескольких зубьев, он обладает характеристиками «нулевого люфта», высокой повторяемостью позиционирования и небольшими размерами. Однако его ограничением является то, что его ударопрочность слаба, а гибкая шлица склонна к усталостному износу при длительной тяжелой нагрузке, что приводит к увеличению люфта.
Редуктор RV: он имеет двойную циклоидную конструкцию штифтового зуба, которая чрезвычайно жесткая и ударопрочная, отличается сверхвысокой точностью и длительным сроком службы. Он подходит для двойных требований: большая нагрузка + высокая точность, например, для базовых соединений, но стоимость и вес относительно высоки.
Планетарный редуктор: при последовательном соединении многоступенчатых пар шестерен в каждой точке зацепления образуется небольшой зазор, поэтому люфт обычно составляет 3-5 угловых минут и выше. Хотя предельная точность не так хороша, как у первых двух, он обладает превосходными характеристиками с точки зрения большого выходного крутящего момента, рассеивания тепла и высокого рабочего цикла, а также имеет выдающиеся экономические показатели.
3. Обратите внимание на влияние динамических условий работы и фактической установки.
Идеальные параметры образца часто нарушаются в реальных условиях применения, поэтому при выборе необходимо учитывать следующие инженерные переменные:
1. Динамическая реакция и крутильная жесткость. При высокоскоростном возвратно-поступательном движении редуктор с большим моментом инерции будет вызывать динамическую задержку реакции. Помимо статического люфта, нужно также обратить внимание на жесткость на кручение. Чрезмерная гибкость ослабит жесткость системы, вызовет вибрацию и снизит производительность сервопривода.
2. Эффект теплового расширения: повышение температуры, вызванное непрерывной работой, приведет к тепловому расширению внутренних частей, что приведет к изменению размера люфта. Например, гармонический редуктор выделяет тепло из-за внутреннего трения, и снижение точности после повышения температуры может быть больше, чем у планетарного редуктора. В условиях высокой температуры или длительной непрерывной работы необходимо сохранить запас точности или увеличить конструкцию активного теплоотвода.
3. Усиление ошибок при установке: точность редуктора измеряется при идеальной соосности. В реальной сборке эксцентриситет или неровность посадочной поверхности входного вала двигателя и редуктора значительно увеличат люфт (чрезмерное отклонение может увеличить люфт более чем на 30 %), и эта погрешность будет умножена на передаточное отношение.
