Industrijski roboti su sjajni biser u modernoj industrijskoj eri, osvjetljavaju učinkovit put moderne poslovne proizvodnje i kontinuirano osnažuju smanjenje troškova i poboljšanje učinkovitosti u procesu industrijske proizvodnje. Što industrijskim robotima daje nadljudske sposobnosti i podupire njihov učinkovit rad? Ovo je složen sustav koji zahtijeva slojeve dešifriranja.
Istražimo danas jednu od temeljnih komponenti industrijskih robota: harmonijski reduktor. Harmonijski reduktori imaju ulogu sličnu sustavu ljudskih zglobova i ključne su komponente za postizanje učinkovitog kretanja i precizne kontrole industrijskih robota. Harmonijski reduktor je uobičajeni izraz za harmonijski zupčanički pogon. Uređaji za prijenos s harmoničkim zupčanicima zapravo se mogu koristiti i za usporavanje i za ubrzavanje, ali zbog svog velikog prijenosnog omjera (obično 50-160), često se koriste za usporavanje u industrijskim robotima, CNC alatnim strojevima i drugim elektromehaničkim proizvodima, a obično se nazivaju harmonički reduktori.
U strukturi ljudskog tijela zglobni sustav je dio koji povezuje kosti, omogućujući čovjeku izvođenje različitih fleksibilnih pokreta i radnji. Zglobni sustav može rotirati i pomicati kosti pod djelovanjem mišića, omogućujući ljudskom tijelu da izvodi složene pokrete kao što su hodanje, trčanje, dizanje utega, itd. Zglobni sustav igra ulogu u prijenosu i usporavanju tijekom ljudskog kretanja, omogućujući ljudskom tijelu da učinkovito izvrši različite zadatke.
Slično, reduktori harmonika imaju sličnu ulogu u industrijskim robotima. Ekvivalentan je "zglobnom sustavu" robota, koji povezuje različite komponente robota, omogućujući robotu da izvršava pokrete i radnje s visokom preciznošću i učinkovitošću. Harmonijski reduktori osiguravaju precizan prijenos usporavanja, baš kao što sustav ljudskih zglobova postiže rotaciju i kretanje kostiju, omogućujući industrijskim robotima precizno postavljanje, sastavljanje i učinkovito kretanje. Kompaktna struktura i sposobnost prijenosa visokog zakretnog momenta harmoničkih reduktora, poput fleksibilnosti i čvrstoće sustava ljudskih zglobova, omogućuju robotima prilagodbu različitim radnim okruženjima i rješavanje različitih zadataka.
Harmonijski reduktor uglavnom se sastoji od tri osnovne komponente: krutog kotača, fleksibilnog kotača i generatora harmonika. Jedan od krutog kotača, fleksibilnog kotača i generatora harmonika može se fiksirati proizvoljno, dok se druge dvije komponente mogu spojiti na ulaz (aktivno), a druga se može koristiti kao izlaz (pasivno) za postizanje usporavanja ili ubrzanja.
1. Kružni klin: Glatki metalni disk s fiksnim brojem zubaca. Kruti kotač obično je u zahvatu s vanjskim zubima fleksibilnog zupčanika, koji igra ulogu u prijenosu momenta i povećanju izlazne krutosti reduktora.
2. FlexSpline: Fleksibilni zupčanici jedna su od temeljnih komponenti reduktora harmonika, izrađeni od mekog metala ili elastičnih materijala. Obično je to valoviti zupčanik bez fiksnog broja zubaca. Savitljivi zupčanici mogu biti podvrgnuti elastičnoj deformaciji pod djelovanjem sile, koja služi za prijenos momenta i postizanje usporenja.
3. Generator valova: ključna komponenta koja generira deformacije u reduktorima harmonika. Sastoji se od jedne ili više ekscentričnih osovina, ekscentra i valjaka. Kada se ulazna osovina okreće, brijeg i valjci generatora harmonika podliježu povremenoj deformaciji, uzrokujući uvijanje i deformaciju valova na fleksibilnom zupčaniku.
Kako kombinacija ove tri osnovne komponente stvara promjenjivu brzinu? Kada je riječ o konstrukciji i principu rada harmonijskih reduktora, kao vizualni primjer za objašnjenje možemo koristiti opremu za zabavu na klackalici.
Zamislite da se igrate na klackalici u parku. Klackalica se sastoji od dvije daske, na jednoj dasci je sjedalo za tebe, a na drugoj sjedalo za prijatelja. Vaš cilj je prenijeti snagu jedno drugom kroz klackalicu, dopuštajući jedno drugom da se podigne ili padne.
1. Fleksibilni zupčanici su poput klackalica: u harmonijskim reduktorima, fleksibilni zupčanici ponašaju se kao klackalice. Izrađena je od mekanih materijala, kao i daska na klackalici. Fleksibilni zupčanici spojeni su na ulazno i izlazno vratilo i prenose snagu ulaznog vratila na izlazno vratilo.
2. Kruti kotač je poput vašeg prijatelja: u harmonijskom reduktoru, kruti kotač je poput vašeg prijatelja koji sjedi na drugoj ploči. Kruti kotač je metalna komponenta-u obliku diska s fiksnim brojem zubaca. Zahvata vanjske zube fleksibilnog zupčanika, baš kao da vi i vaši prijatelji sjedite na dva kraja klackalice.
3. Harmonijski generator je poput vaše akcije: Harmonijski generator je poput vaše radnje na klackalici. Kada se vi i vaš prijatelj naizmjenično pomičete gore-dolje na klackalici, klackalica prolazi kroz periodičku deformaciju, sličnu deformaciji koju uzrokuju brijeg i valjak harmonijskog generatora.
Korištenjem harmonijskog generatora za izazivanje periodične deformacije fleksibilnog zupčanika, oblik fleksibilnog zupčanika se periodički mijenja i zahvaća unutarnje zube krutog kotača. Na taj način će se vaše djelovanje na klackalicu (deformacija harmoničkog generatora) prenijeti na drugu stranu (fleksibilni zupčanik), čime se postiže ravnoteža i prijenos snage klackalice, kao što harmonički reduktor ostvaruje usporenje i prijenos momenta s ulaznog vratila na izlazno vratilo.
U harmoničkim reduktorima, deformacija koju stvara harmonički generator također uzrokuje povremenu promjenu oblika fleksibilnog zupčanika i zahvaćanje u unutarnje zube krutog kotača. Na taj će se način rotacijsko gibanje ulaznog vratila (kao što je brzina motora) prenijeti na fleksibilni zupčanik, a zahvat između fleksibilnog zupčanika i krutog kotača postiže usporenje i prijenos momenta izlaznog vratila. Ovaj proces deformacije i spajanja postiže prijenos i pomicanje moći, baš kao što radnje vas i vaših prijatelja na klackalici postižu prijenos i pomicanje moći.
Princip promjenjive brzine harmonijskog reduktora je periodična deformacija koju stvara harmonički generator, koji mijenja oblik fleksibilnog zupčanika, čime se postiže prijenos zakretnog momenta i učinak promjenjive brzine od ulaznog vratila do izlaznog vratila.
Uloga reduktora harmonika u industrijskim robotima ne može se podcijeniti, jer oni igraju važnu ulogu u industrijskim robotima
1. Precizan prijenos usporavanja
Industrijski roboti zahtijevaju visoko{0}}preciznu kontrolu kretanja i položaja za postizanje preciznih radnih zadataka. Harmonijski reduktori imaju visoko{2}}precizne karakteristike prijenosa i mogu pružiti precizne omjere redukcije, čineći kretanje robota glatkijim i točnijim.
2. Mogućnost prijenosa velikog momenta
Industrijski roboti obično moraju podnijeti velika opterećenja i zakretne momente. Harmonijski reduktori mogu postići visoku sposobnost prijenosa zakretnog momenta s relativno malim volumenom i težinom, dajući robotima dovoljno snage za obavljanje različitih zadataka.
3. Kompaktna struktura
Industrijski roboti obično imaju ograničen prostor i zahtijevaju kompaktne prijenosne uređaje. Kompaktna struktura reduktora harmonika zauzima manje prostora, pružajući više fleksibilnosti i stupnjeva slobode za dizajn industrijskih robota.