Industrijski roboti so bleščeč biser v moderni industrijski dobi, ki osvetljujejo učinkovito pot sodobne podjetniške proizvodnje in nenehno krepijo zniževanje stroškov in izboljšanje učinkovitosti v procesu industrijske proizvodnje. Kaj daje industrijskim robotom nadčloveške sposobnosti in podpira njihovo učinkovito delovanje? To je zapleten sistem, ki zahteva večplastno dešifriranje.
Danes raziščimo eno od ključnih komponent industrijskih robotov: harmonični reduktor. Harmonični reduktorji imajo podobno vlogo kot sistem človeških sklepov in so ključne komponente za doseganje učinkovitega gibanja in natančnega nadzora industrijskih robotov. Harmonični reduktor je pogost izraz za harmonični pogon. Naprave za prenos harmoničnih zobnikov se dejansko lahko uporabljajo tako za pojemke kot za pospeške, vendar se zaradi njihovega velikega prenosnega razmerja (običajno 50-160) pogosto uporabljajo za pojemke v industrijskih robotih, obdelovalnih strojih CNC in drugih elektromehanskih izdelkih in se običajno imenujejo harmonični reduktorji.
V zgradbi človeškega telesa je sklepni sistem tisti del, ki povezuje kosti, kar človeku omogoča izvajanje različnih prožnih gibov in dejanj. Sklepni sistem lahko vrti in premika kosti pod delovanjem mišic, kar človeškemu telesu omogoča izvajanje zapletenih gibov, kot so hoja, tek, dvigovanje uteži itd. Sklepni sistem igra vlogo pri prenosu in upočasnjevanju med človekovim gibanjem, kar človeškemu telesu omogoča učinkovito opravljanje različnih nalog.
Podobno imajo harmonični reduktorji podobno vlogo pri industrijskih robotih. Enakovreden je "sklepnemu sistemu" robota, ki povezuje različne komponente robota in omogoča robotu, da dokonča gibe in dejanja z visoko natančnostjo in učinkovitostjo. Harmonični reduktorji zagotavljajo natančen prenos pojemka, tako kot sistem človeških sklepov doseže rotacijo in gibanje kosti, kar industrijskim robotom omogoča natančno pozicioniranje, sestavljanje in učinkovito premikanje. Kompaktna zgradba in zmožnost prenosa visokega navora harmoničnih reduktorjev, tako kot prožnost in moč človeškega sklepnega sistema, omogočajo robotom prilagajanje različnim delovnim okoljem in opravljanje različnih nalog.
Harmonični reduktor je v glavnem sestavljen iz treh osnovnih komponent: togega kolesa, prožnega kolesa in harmoničnega generatorja. Eno od togega kolesa, gibkega kolesa in harmoničnega generatorja je mogoče poljubno pritrditi, medtem ko lahko drugi dve komponenti priključite na vhod (aktivno), drugo pa lahko uporabite kot izhod (pasivno) za doseganje pojemka ali pospeška.
1. Krožni utor: gladka kovinska plošča s fiksnim številom zob. Togo kolo je običajno zapleteno z zunanjimi zobmi gibljivega zobnika, ki igra vlogo pri prenosu navora in povečanju izhodne togosti reduktorja.
2. FlexSpline: Gibki zobniki so ena od osrednjih komponent harmoničnih reduktorjev, izdelanih iz mehke kovine ali elastičnih materialov. Običajno gre za valoviti zobnik brez določenega števila zob. Gibki zobniki so lahko podvrženi elastični deformaciji pod delovanjem sile, ki služi za prenos navora in doseganje pojemka.
3. Generator valov: ključna komponenta, ki ustvarja deformacijo v harmoničnih reduktorjih. Sestavljen je iz ene ali več ekscentričnih gredi, odmikačev in valjev. Ko se vhodna gred vrti, se odmikač in valji harmoničnega generatorja občasno deformirajo, zaradi česar se valovi na gibljivem zobniku zvijajo in deformirajo.
Kako kombinacija teh treh osnovnih komponent ustvarja spremenljivo hitrost? Ko gre za konstrukcijo in princip delovanja harmoničnih reduktorjev, lahko kot vizualni primer za razlago uporabimo opremo za zabavo z gugalnicami.
Predstavljajte si, da se igrate na gugalnici v parku. Gugalnica je sestavljena iz dveh desk, na eni deski je sedež, na katerega se usedeš ti, na drugi deski pa sedež, na katerega se usede prijatelj. Vaš cilj je prenašati moč drug na drugega skozi nihajko, tako da drug drugemu omogočite dvig ali padec.
1. Gibki zobniki so kot gugalnice: V harmoničnih reduktorjih delujejo gibljivi zobniki kot gugalnice. Narejena je iz mehkih materialov, tako kot deska na gugalnici. Gibki zobniki so povezani z vhodno gredjo in izhodno gredjo ter prenašajo moč vhodne gredi na izhodno gred.
2. Togo kolo je kot vaš prijatelj: V harmoničnem reduktorju je togo kolo kot vaš prijatelj, ki sedi na drugi deski. Togo kolo je kovinski del -v obliki diska z določenim številom zob. Ujame se z zunanjimi zobmi gibljivega orodja, tako kot vi in vaši prijatelji sedite na dveh koncih gugalnice.
3. Harmonski generator je kot vaše dejanje: Harmonski generator je kot vaše gibanje na gugalnici. Ko se vi in vaš prijatelj izmenjujeta navzgor in navzdol po nihanju, se nihalka občasno deformira, podobno deformaciji, ki jo povzročita odmikač in valj harmoničnega generatorja.
Z uporabo harmoničnega generatorja za povzročanje periodične deformacije gibljivega zobnika se oblika gibkega zobnika periodično spreminja in se zaskoči v notranje zobe togega kolesa. Na ta način se bo vaše delovanje na gugalnici (deformacija harmoničnega generatorja) prenašalo na nasprotno stran (fleksibilni zobnik), s čimer bo doseženo ravnotežje in prenos moči gugalnice, tako kot harmonični reduktor doseže pojemek in prenos navora iz vhodne gredi na izstopno gred.
V harmoničnih reduktorjih deformacija, ki jo ustvari harmonski generator, povzroči tudi, da se oblika gibkega zobnika občasno spremeni in se zaskoči z notranjimi zobmi togega kolesa. Na ta način se bo rotacijsko gibanje vhodne gredi (kot je hitrost motorja) prenašalo na gibljivo prestavo, medsebojno povezovanje med gibko prestavo in togim kolesom pa doseže pojemek in prenos navora izhodne gredi. Ta proces deformacije in mreženja doseže prenos in premik moči, tako kot dejanja vas in vaših prijateljev na gugalnici dosežejo prenos in premik moči.
Načelo harmoničnega reduktorja s spremenljivo hitrostjo je periodična deformacija, ki jo ustvari harmonski generator, ki spremeni obliko gibljivega zobnika, s čimer se doseže prenos navora in učinek spremenljive hitrosti od vhodne gredi do izhodne gredi.
Vloge harmoničnih reduktorjev v industrijskih robotih ne gre podcenjevati, saj igrajo pomembno vlogo v industrijskih robotih
1. Natančen prenos hitrosti
Industrijski roboti zahtevajo visoko{0}}natančen nadzor gibanja in položaja za doseganje natančnih delovnih nalog. Harmonični reduktorji imajo visoko-natančne značilnosti prenosa in lahko zagotovijo natančna redukcijska razmerja, zaradi česar so gibi robota bolj tekoči in natančnejši.
2. Visoka zmogljivost prenosa navora
Industrijski roboti običajno potrebujejo velike obremenitve in navore. Harmonični reduktorji lahko dosežejo visoko zmogljivost prenosa navora z relativno majhno prostornino in težo, kar daje robotom dovolj moči za opravljanje različnih nalog.
3. Kompaktna struktura
Industrijski roboti imajo običajno omejen prostor in zahtevajo kompaktne prenosne naprave. Kompaktna struktura harmoničnih reduktorjev zavzame manj prostora, kar zagotavlja večjo prilagodljivost in stopnje svobode za načrtovanje industrijskih robotov.