Matovaihteet sisään Robotiikka ja teollisuusautomaatio — Tarkkuus, itselukittuvuus ja välysmääritys

Matopyörästöjen välys mitataan tyypillisesti lähtöakselin kulmaliikkeenä, kun tuloakselia pidetään paikallaan ja lähtöakselia pyöritetään vuorotellen molempiin suuntiin tunnetulla vääntömomentilla – kahden asennon välinen kulmaero on välyskulma. Tämä kulma ilmoitetaan sitten lineaarisena arvona noususylinterissä (välyskulma × noususäde). Tämän arvon ja robotin asentovirheen välinen suhde riippuu siitä, miten robotti lähestyy kohdetta: yksisuuntaisissa lähestymisissä (aina samasta suunnasta) välysvirhettä ei ole käytännössä lainkaan; kaksisuuntaisissa lähestymisissä täysi välys on kuollut alue. Matopyörällä, jonka noususäde on 60 mm, 0,08 mm:n välys = 4,6 kaariminuuttia = 0,077°:n kulmakuollut alue. Robotin työkalun keskipisteessä 500 mm:n päässä nivelestä tämä tarkoittaa noin 0,67 mm:n TCP-paikkavirhettä – merkittävää tarkan kokoonpanon kannalta, mutta hyväksyttävää monissa materiaalinkäsittelysovelluksissa.

Kyllä, ohjelmistopohjainen välyksen kompensointi on tehokas monissa automaatiosovelluksissa. Robottiohjain tallentaa tunnetun välyksen arvon kullekin nivelelle ja lisää esikompensointiliikkeen ennen suunnanvaihtoa – robotti liikkuu kohteen ohi välyksen matkan verran lähestymissuunnassa ja palaa sitten takaisin kohteeseen. Tämä poistaa kaksisuuntaisen toistettavuusvirheen kvasistaattisessa paikannuksessa. Rajoitukset: (1) Ohjelmistokompensaatio toimii tunnetulla vakiovälyksellä; jos välys kasvaa kulumisen myötä, kompensaatioarvo on päivitettävä säännöllisesti; (2) Dynaaminen kompensaatio on monimutkaisempaa ja vähemmän tehokasta suurilla nopeuksilla; (3) Hammasvaihteiden kytkennän joustavuus on edelleen olemassa, vaikka keskimääräinen sijaintivirhe kompensoitaisiin – nopeista suunnanvaihdoista johtuvaa tärinää ei poisteta ohjelmistokompensaatiolla. Korkean syklin sovelluksissa, joissa välyksen kasvu tuhansien tuntien aikana on huolenaihe, mekaanisesti säädettävä duplex-matovaihde on kestävämpi pitkän aikavälin ratkaisu.

Vaadittu välityssuhde: 3 000 ÷ 90 = 33,3:1. Lähimmät vakioluettelovälitykset ovat 30:1 ja 36:1. Välityssuhteella 30:1 nivelen maksiminopeus olisi 100 RPM – 111 TP3T nopeampi kuin servon nopeusraja. Välityssuhteella 36:1 nivelen maksiminopeus olisi 83,3 RPM – 7,51 TP3T hitaampi kuin vaaditaan. Kumpikaan ei ole ihanteellinen. Korea Ever-Power voi valmistaa 33:1-välityssuhteen (z2 = 33 hammasta, yksikäynnistysinen mato) tason 3 puolikustoimana spesifikaationa ilman uusia työkaluja, mikä vastaa tarkasti servomoottorisi ja nivelen nopeusvaatimuksiasi. Tilauksen yhteydessä toimita moduuli (tai keskietäisyys ja akselin halkaisijat), niin vahvistamme geometrian suhteessa 33:1 ennen jatkamista.

Matovaihteen hyötysuhde näkyy vääntömomenttibudjetissa kahdessa kohdassa. Käyttösuunnassa (moottori käyttää kuormaa) nivelessä käytettävissä oleva lähtömomentti on T_lähtö = T_moottori × vaihdevälitys × η, jossa η on eteenpäin suuntautuva hyötysuhde. 50:1-vaihteisto, joka on asetettu 65%-hyötysuhteelle ja 1 Nm:n moottorille, tuottaa nivelessä 32,5 Nm (ei 50 Nm). Nopeuden muutoksessa nivelen nopeus = moottorin nopeus ÷ vaihdevälitys. Tehobudjetissa: ottoteho = lähtöteho ÷ η, joten moottorin on tuotettava enemmän tehoa kuin kuorma vaatii. Servomoottorien mitoitusohjelmistossa, jos ohjelmisto ei sisällytä matovaihteen hyötysuhdetta laskelmaan, kerro tarvittava nivelen vääntömomentti (1/η) luvulla löytääksesi tarvittavan moottorin vääntömomentin osuuden ja kerro vaihteistossa syntyvä lämpö (1-η) × P_tulo löytääksesi lämpökuorman.

Kyllä, jos uusi välityssuhde käyttää pyörän hammaslukua, joka sopii samalle kotelon keskipisteiden etäisyydelle. Yksittäiskäynnistysmatolla (z1=1) välityssuhteen muuttaminen arvosta 40:1 arvoon 35:1 edellyttää pyörän hammasluvun vaihtamista 40:stä 35:een. Pyörän jaon halkaisija muuttuu suhteessa – 35-hampaisella pyörällä kohdassa M5 on d2 = 35 × 5 = 175 mm vs. 200 mm 40-hampaisella pyörällä. Keskipisteiden etäisyys muuttuu arvosta (d1 + d2)/2 = (50 + 200)/2 = 125 mm arvoon (50 + 175)/2 = 112,5 mm – mikä vaatii kotelon tai välilevyjärjestelyn muokkaamista. Jos kotelossa on säätömahdollisuus (kuten monissa paikoitus- ja robottimalleissa on), välityssuhteen muutos on mahdollinen samassa kotelossa. Anna olemassa olevan hammaspyörästösi mitat (moduuli, nykyinen hammasluku, akselin halkaisijat, keskipisteiden välinen etäisyys), nykyiset ja vaaditut välityssuhteet, niin Korea Ever-Power vahvistaa, onko välityssuhteen muutos mahdollista olemassa olevassa kotelossa ennen suunnittelumuutosten aloittamista.

Käyttöikä riippuu ensisijaisesti: pyörän materiaalista, kosketuskuvion laadusta, voitelusta ja todellisen vääntömomentin ja nimellisvääntömomentin suhteesta. Oikein määritellyllä seosteräsakselilla + ZCuSn10Pb1-pronssista valmistetulla pyöräkerralla, joka käy jatkuvassa käytössä nimellisvääntömomentilla 60–70% nopeudella 400 sykliä minuutissa (noin 14 miljoonaa sykliä vuorossa): pyörän hampaan kyljen kulumisen tulisi pysyä spesifikaatioiden rajoissa 8 000–15 000 käyttötunnin ajan, jos voitelu on oikein ja sisäänajo on suoritettu. Keskeiset tekijät, jotka lyhentävät tätä: käyttö nimellisvääntömomentilla yli 80% (kiihdyttää dramaattisesti pisteväsymistä); EP-lisäaineilla varustettu voiteluaine, joka aiheuttaa korroosiota; käyttölämpötila yli 80 °C (nopeuttaa voiteluaineen hajoamista ja lisää kitkaa); ja äkillinen kuormitus moottorin äkillisistä käynnistyksistä täydellä kuormalla (käytä pehmeäkäynnistysmoottorin ohjausta korkeasyklisissä automaatiokäytöissä). Suosittelemme öljyanalyysinäytteiden ottamista 2 000 tunnin välein kulumishiukkasten määrän seuraamiseksi, jotta kulumisnopeuden kiihtyminen voidaan varoittaa varhaisena varoituksena.

Spesifikaation on sisällettävä: (1) välityssuhde ja käynnistysten lukumäärä, jotka tuottavat nousukulman, joka on pienempi kuin kitkakulma pahimmassa tapauksessa vallitsevassa lämpötilassa ja voiteluaineolosuhteissa – ei pelkästään ympäristön lämpötilassa; (2) itselukittuvan laskennan voiteluainespesifikaatio (ISO VG -laatu ja -tyyppi); (3) odotettu kotelon enimmäislämpötila pahimmassa tapauksessa vallitsevissa lämpöolosuhteissa; ja (4) vaadittu itselukittuvan varmuusmarginaali (tyypillisesti ρ' – λ ≥ 1,5°). Korea Ever-Power toimittaa virallisen itselukittuvan varmennusasiakirjan, joka kattaa nämä parametrit turvatoimintosovelluksiin tilatuille yksikäynnistisille matovaihteille. Tämä asiakirja sisältää nousukulman laskennan, kitkakerrointiedot määritellyllä lämpötila-alueella, kitkakulman pahimmassa tapauksessa vallitsevassa lämpötilassa ja siitä johtuvan varmuusmarginaalin. Asiakirja on muotoiltu siten, että se voidaan sisällyttää suoraan ISO 13849 -turvatoimintoanalyysiin tukevana todisteena.

Matopyöräkäytöt ovat luonnostaan ​​hiljaisempia kuin saman moduulin vastaavan välityssuhteen omaavat kartiohammaspyörät, koska matopyörän hammaskosketus on liukuva kosketus, jossa hampaat koskettavat toisiaan asteittain, toisin kuin lieriöpyörästöjen iskupainotteinen hammaskosketus. Oikein määritettyjen, hyvin voideltujen matopyöräkäytöjen tyypillinen melutaso kohtuullisilla käyttönopeuksilla (matoakseli 500–1500 rpm) on 55–70 dB(A) metrin etäisyydellä, mikä on alhaisempi kuin useimpien yhteistyörobottien toimintaympäristöissä. Melunvaimennustoimenpiteet: (1) Moduulin koon kasvattaminen hieman hampaan kosketusjännityksen vähentämiseksi (alhaisempi kosketustaajuusmelu); (2) Kosketuskuvion laadun parantaminen – ≥70%-kosketuskuvio, kuten Korea Ever-Powerin kosketuskuviokuvassa on todennettu, tuottaa huomattavasti vähemmän silmämääräistä melua kuin pistemäisesti epäsopiva hammaspyörästö; (3) Oikean voiteluaineen viskositeetin varmistaminen – matalaviskositeettinen öljy tuottaa korkeassa lämpötilassa enemmän rajakosketusmelua kuin riittävän viskositeettinen öljy; (4) Nailon- tai POM-muovista valmistetut matopyörät vähentävät melua merkittävästi erittäin pienen kuormituksen sovelluksissa vääntömomentin kustannuksella.