Промислові роботи є блискучою перлиною сучасної індустріальної ери, освітлюючи шлях ефективного виробництва сучасного підприємства та постійно сприяючи зниженню витрат і підвищенню ефективності процесу промислового виробництва. Що наділяє промислових роботів надлюдськими здібностями та підтримує їх ефективну роботу? Це складна система, яка вимагає багаторівневого дешифрування.
Сьогодні давайте розглянемо один із основних компонентів промислових роботів: гармонічний редуктор. Гармонічні редуктори відіграють роль, подібну до системи суглобів людини, і є основними компонентами для досягнення ефективного руху та точного керування промисловими роботами. Гармонічний редуктор - це загальний термін для гармонічного приводу. Пристрої гармонічної передачі можуть використовуватися як для уповільнення, так і для прискорення, але через їх велике передаточне число (зазвичай 50-160) вони часто використовуються для уповільнення в промислових роботах, верстатах з ЧПК та інших електромеханічних виробах, і їх зазвичай називають гармонічними редукторами.
У структурі людського тіла суглобова система — це частина, яка з’єднує кістки, що дозволяє людині виконувати різноманітні гнучкі рухи та дії. Суглобова система може обертати та рухати кістки під дією м’язів, дозволяючи людському тілу виконувати складні рухи, такі як ходьба, біг, важка атлетика тощо. Суглобова система відіграє роль у передачі та сповільненні під час руху людини, дозволяючи людському тілу ефективно виконувати різні завдання.
Подібним чином редуктори гармоній відіграють подібну роль у промислових роботах. Це еквівалент «суглобової системи» робота, що з’єднує різні компоненти робота, дозволяючи роботу виконувати рухи та дії з високою точністю та ефективністю. Гармонічні редуктори забезпечують точну передачу уповільнення, так само як людська суглобова система забезпечує обертання та рух кісток, що дозволяє промисловим роботам точно позиціонувати, збирати та ефективно рухатися. Компактна структура та здатність передавати високий крутний момент гармонічних редукторів, як і гнучкість і міцність суглобової системи людини, дозволяють роботам адаптуватися до різних робочих середовищ і виконувати різні завдання.
Гармонічний редуктор в основному складається з трьох основних компонентів: жорсткого колеса, гнучкого колеса та генератора гармонік. Один із жорсткого колеса, гнучкого колеса та генератора гармонік можна зафіксувати довільно, тоді як інші два компоненти можна підключити до входу (активний), а інший можна використовувати як вихід (пасивний) для досягнення уповільнення або прискорення.
1. Круговий шліц: гладкий металевий диск із фіксованою кількістю зубів. Жорстке колесо зазвичай зачеплено із зовнішніми зубами гнучкої шестерні, яка відіграє роль у передачі крутного моменту та збільшенні вихідної жорсткості редуктора.
2. FlexSpline: гнучкі шестерні є одним із основних компонентів гармонічних редукторів, виготовлених із м’якого металу або еластичних матеріалів. Зазвичай це рифлена шестерня без фіксованої кількості зубів. Гнучкі зубчасті передачі можуть зазнавати пружної деформації під дією сили, що використовується для передачі крутного моменту і досягнення гальмування.
3. Генератор хвиль: ключовий компонент, який генерує деформацію в гармонічних редукторах. Він складається з одного або кількох ексцентрикових валів, кулачків і роликів. Коли вхідний вал обертається, кулачок і ролики генератора гармоній зазнають періодичної деформації, в результаті чого хвилі на гнучкому зубчастому колесі скручуються і деформуються.
Як поєднання цих трьох основних компонентів створює змінну швидкість? Коли мова заходить про конструкцію та принцип роботи гармонійних редукторів, ми можемо використати обладнання для розваг із гойдалками як наочний приклад для пояснення.
Уявіть, що ви граєте на гойдалках у парку. Гойдалки складаються з двох дощок, на одній дошці є сидіння, на якому можна сісти ти, а на іншій дошці є сидіння, на яке сідає друг. Ваша мета — передати силу один одному через гойдалку, дозволяючи один одному підніматися або опускатися.
1. Гнучкі передачі схожі на гойдалки: у гармонічних редукторах гнучкі передачі діють як гойдалки. Вона виготовлена з м'яких матеріалів, як і дошка на гойдалці. Гнучкі шестерні з'єднані з вхідним і вихідним валом і передають потужність вхідного вала на вихідний вал.
2. Жорстке колесо схоже на вашого друга: у гармонічному редукторі жорстке колесо схоже на вашого друга, який сидить на іншій дошці. Жорстке колесо – це дископодібний металевий елемент із фіксованою кількістю зубців. Він зчіплюється із зовнішніми зубцями гнучкої шестерні, як ви з друзями сидите на двох кінцях гойдалки.
3. Генератор гармоній схожий на вашу дію: Генератор гармоній схожий на вашу дію на гойдалці. Коли ви та ваш друг по черзі рухаєтеся гойдалкою вгору та вниз, гойдалка зазнає періодичної деформації, подібної до деформації, спричиненої кулачком і роликом генератора гармонік.
За допомогою генератора гармонік для викликання періодичної деформації гнучкого зубчастого колеса, форма гнучкого зубчастого колеса періодично змінюється та входить у зачеплення з внутрішніми зубцями жорсткого колеса. Таким чином, ваші дії на гойдалку (деформація генератора гармонік) будуть передаватися іншій стороні (гнучка передача), завдяки чому досягається баланс і передача потужності гойдалки, так само, як гармонічний редуктор досягає уповільнення і передачі крутного моменту від вхідного вала до вихідного.
У гармонічних редукторах деформація, створювана генератором гармонік, також призводить до періодичної зміни форми гнучкої шестерні та її зачеплення з внутрішніми зубцями жорсткого колеса. Таким чином, обертовий рух вхідного вала (наприклад, швидкість двигуна) буде передаватися на гнучку шестерню, а зачеплення між гнучкою шестернею та жорстким колесом забезпечує уповільнення та передачу крутного моменту вихідного вала. Цей процес деформації та сітки забезпечує передачу та переміщення сили, так само, як дії вас та ваших друзів на гойдалці досягають передачі та переміщення сили.
Принцип змінної швидкості гармонійного редуктора - це періодична деформація, створювана гармонічним генератором, який змінює форму гнучкої шестерні, таким чином досягаючи передачі крутного моменту та ефекту змінної швидкості від вхідного вала до вихідного.
Роль гармонійних редукторів у промислових роботах не можна недооцінювати, оскільки вони відіграють важливу роль у промислових роботах
1. Точна передача гальмування
Промислові роботи потребують-високоточного керування рухом і положенням для виконання точних робочих завдань. Гармонійні редуктори мають високо-точні характеристики передачі й можуть забезпечувати точні передавальні числа, роблячи рухи робота плавнішими й точнішими.
2. Можливість передачі високого крутного моменту
Промислові роботи, як правило, мають працювати з великими навантаженнями та крутними моментами. Гармонічні редуктори можуть досягти високої здатності передавати крутний момент при відносно невеликому об’ємі та вазі, даючи роботам достатню потужність для виконання різноманітних завдань.
3. Компактна структура
Промислові роботи зазвичай мають обмежений простір і потребують компактних пристроїв передачі. Компактна структура гармонічних редукторів займає менше місця, забезпечуючи більшу гнучкість і ступінь свободи для проектування промислових роботів.