Tööstusrobotid on tänapäevase tööstusajastu särav pärl, mis valgustab kaasaegse ettevõtte tootmise tõhusat teed ning annab järjepidevalt volitused kulude vähendamiseks ja tõhususe suurendamiseks tööstuslikus tootmisprotsessis. Mis annab tööstusrobotidele üliinimlikud võimed ja toetab nende tõhusat toimimist? See on keeruline süsteem, mis nõuab dekrüpteerimise kihte.
Täna uurime ühte tööstusrobotite põhikomponenti: harmoonilist reduktorit. Harmoonilised reduktorid täidavad inimese liigeste süsteemiga sarnast rolli ja on põhikomponendid tööstusrobotite tõhusa liikumise ja täpse juhtimise saavutamiseks. Harmooniline reduktor on tavaline termin harmoonilise käigukasti jaoks. Harmooniliste hammasrataste ülekandeseadmeid saab tegelikult kasutada nii aeglustamiseks kui ka kiirendamiseks, kuid nende suure ülekandearvu tõttu (tavaliselt 50-160) kasutatakse neid sageli aeglustamiseks tööstusrobotites, CNC-tööpinkides ja muudes elektromehaanilistes toodetes ning neid nimetatakse tavaliselt harmooniliste reduktoritena.
Inimese kehaehituses on liigessüsteem luud ühendav osa, mis võimaldab inimesel sooritada erinevaid paindlikke liigutusi ja toiminguid. Liigeste süsteem suudab lihaste toimel luid pöörata ja liigutada, võimaldades inimkehal sooritada keerulisi liigutusi nagu kõndimine, jooksmine, tõstmine jne. Liigeste süsteem mängib rolli inimese liikumise ajal ülekandes ja aeglustuses, võimaldades inimkehal erinevaid ülesandeid tõhusalt täita.
Sarnaselt mängivad harmoonilised reduktorid tööstusrobotites sarnast rolli. See on samaväärne roboti "liigessüsteemiga", mis ühendab roboti erinevaid komponente, võimaldades robotil sooritada liigutusi ja toiminguid suure täpsuse ja tõhususega. Harmoonilised reduktorid tagavad täpse aeglustuse ülekande, täpselt nagu inimese liigeste süsteem saavutab luude pöörlemise ja liikumise, võimaldades tööstusrobotidel täpselt positsioneerida, kokku panna ja tõhusalt liikuda. Harmooniliste reduktorite kompaktne struktuur ja kõrge pöördemomendi ülekandevõime, nagu ka inimese liigeste süsteemi paindlikkus ja tugevus, võimaldavad robotitel kohaneda erinevate töökeskkondadega ja toime tulla erinevate ülesannetega.
Harmooniline reduktor koosneb peamiselt kolmest põhikomponendist: jäik ratas, painduv ratas ja harmooniline generaator. Ühte jäigast rattast, painduvast rattast ja harmoonilise generaatorist saab suvaliselt fikseerida, samas kui ülejäänud kaks komponenti saab ühendada sisendiga (aktiivne) ja teist saab kasutada väljundina (passiivne), et saavutada aeglustus või kiirendus.
1. Ringikujuline spline: sile metallist ketas fikseeritud hammaste arvuga. Jäik ratas on tavaliselt ühendatud painduva hammasratta välimiste hammastega, mis mängib rolli pöördemomendi ülekandmisel ja reduktori väljundjäikuse suurendamisel.
2. FlexSpline: painduvad hammasrattad on pehmest metallist või elastsetest materjalidest valmistatud harmooniliste reduktorite üks põhikomponente. Tavaliselt on see gofreeritud hammasratas, millel pole kindlat hammaste arvu. Painduvad käigud võivad jõu mõjul läbida elastse deformatsiooni, mida kasutatakse pöördemomendi ülekandmiseks ja aeglustuse saavutamiseks.
3. Lainegeneraator: põhikomponent, mis tekitab harmoonilistes reduktorites deformatsiooni. See koosneb ühest või mitmest ekstsentrilisest võllist, nukist ja rullikust. Kui sisendvõll pöörleb, deformeeruvad harmoonilise generaatori nukk ja rullikud perioodiliselt, põhjustades painduva hammasratta lainetuse keerdumist ja deformeerumist.
Kuidas nende kolme põhikomponendi kombinatsioon tekitab muutuva kiiruse? Kui rääkida harmooniliste reduktorite ehitusest ja tööpõhimõttest, saame selgituseks visuaalse näitena kasutada kiiklõbustustehnikat.
Kujutage ette, et mängite pargis kiigel. Kiik koosneb kahest lauast, ühel laual on iste, kuhu saab istuda ja teisel laual on istekoht sõbrale. Teie eesmärk on edastada üksteisele jõudu läbi kiige, võimaldades üksteisel tõusta või langeda.
1. Painduvad hammasrattad on nagu kiiged: harmoonilistes reduktorites toimivad painduvad hammasrattad nagu kiiged. See on valmistatud pehmetest materjalidest, täpselt nagu laud kiigelaual. Paindlikud hammasrattad on ühendatud sisendvõlli ja väljundvõlliga ning edastavad sisendvõlli võimsuse väljundvõllile.
2. Jäik ratas on nagu teie sõber: harmoonilises reduktoris on jäik ratas nagu teie sõber, kes istub teisel laual. Jäik ratas on kindla arvu hammastega kettakujuline{2}}metallist komponent. See haakub painduva hammasratta välimiste hammastega, täpselt nagu teie ja teie sõbrad istuvad kiigu kahes otsas.
3. Harmooniline generaator on nagu teie tegevus: harmooniline generaator on nagu teie tegevus kiigel. Kui teie ja teie sõber liigute vaheldumisi üles ja alla, toimub kiik perioodiliselt deformatsioonis, mis on sarnane harmoonilise generaatori nuki ja rulliga põhjustatud deformatsioonile.
Kasutades painduva hammasratta perioodilise deformatsiooni esilekutsumiseks harmoonilist generaatorit, muutub painduva hammasratta kuju perioodiliselt ja haakub jäiga ratta sisemiste hammastega. Sel viisil kanduvad teie tegevused kiigel (harmoonilise generaatori deformatsioon) teisele poolele (paindlik käik), saavutades seeläbi kiigu tasakaalu ja jõuülekande, nagu harmooniline reduktor saavutab aeglustuse ja pöördemomendi ülekande sisendvõllilt väljundvõllile.
Harmooniliste reduktorite puhul põhjustab harmoonilise generaatori tekitatud deformatsioon ka painduva käigu kuju perioodilist muutumist ja haardumist jäiga ratta sisemiste hammastega. Sel viisil kandub sisendvõlli pöörlev liikumine (nt mootori kiirus) üle painduvale käigule ning painduva hammasratta ja jäiga ratta vaheline side tagab väljundvõlli aeglustuse ja pöördemomendi ülekandmise. Selle deformatsiooni- ja haardumisprotsessiga saavutatakse jõu ülekandmine ja nihkumine, täpselt nagu teie ja teie sõprade tegevused kiigel saavutavad jõu ülekandmise ja nihutamise.
Harmoonilise reduktori muutuva kiiruse põhimõte on harmoonilise generaatori tekitatud perioodiline deformatsioon, mis muudab painduva käigu kuju, saavutades seeläbi pöördemomendi ülekande ja muutuva kiiruse efekti sisendvõllilt väljundvõllile.
Harmooniliste reduktorite rolli tööstusrobotites ei saa alahinnata, kuna neil on tööstusrobotites oluline roll
1. Täpne aeglustuse ülekanne
Tööstusrobotid vajavad täpsete tööülesannete täitmiseks{0}}täpset liikumis- ja asendijuhtimist. Harmoonilistel reduktoridel on kõrged-täpsed ülekandeomadused ja need võivad pakkuda täpset reduktsiooniastet, muutes roboti liikumise sujuvamaks ja täpsemaks.
2. Suure pöördemomendi ülekandevõime
Tööstusrobotid peavad tavaliselt taluma suuri koormusi ja pöördemomente. Harmoonilised reduktorid suudavad saavutada kõrge pöördemomendi ülekandevõime suhteliselt väikese mahu ja kaaluga, andes robotitele piisavalt jõudu erinevate ülesannete täitmiseks.
3. Kompaktne struktuur
Tööstusrobotid on tavaliselt piiratud ruumiga ja vajavad kompaktseid ülekandeseadmeid. Harmooniliste reduktorite kompaktne struktuur võtab vähem ruumi, pakkudes rohkem paindlikkust ja vabadust tööstusrobotite kujundamisel.