Пусковой момент в волновых редукторах для роботов SCARA: определение, ключевые факторы и руководство по выбору

В роботах SCARA, оборудовании для автоматизации 3C и системах прецизионной сборки волновые редукторыстали предпочтительным решением для передачи движения благодаря высокой точности, почти нулевому люфту, высоким передаточным отношениям и компактной конструкции. При выборе редуктора инженеры обычно уделяют внимание таким параметрам, как номинальный крутящий момент, передаточное отношение, люфт и крутильная жесткость. Однако одной важной характеристикой, которую часто упускают из виду, является пусковой момент.

Во многих случаях такие проблемы, как вибрация на низкой скорости, рывки при запуске, аварийные сигналы сервопривода или затрудненное ручное обучение, вызваны не двигателем или системой управления, а несоответствием между пусковым моментом редуктора и требованиями применения. В этой статье объясняется, что такое пусковой момент, какие факторы на него влияют и как выбрать подходящий волновой редуктор для применений в роботах SCARA.

Что такое пусковой момент?

Пусковой момент — это минимальный входной крутящий момент, необходимый для преодоления внутреннего статического трения неподвижного волнового редуктора и начала вращения при стандартных условиях эксплуатации. Это важный показатель характеристик внутреннего трения редуктора, который напрямую влияет на эффективность движения на низкой скорости.

Пусковой момент обычно можно разделить на две категории:

Прямой пусковой момент относится к крутящему моменту, необходимому, когда двигатель активно приводит в движение редуктор во время нормальной работы робота. Это основной параметр для оценки характеристик движения при автоматической работе.

Обратный пусковой момент относится к крутящему моменту, необходимому, когда внешняя сила приводит выходной вал в обратном направлении, заставляя входной вал вращаться. Этот параметр влияет на ручное обучение, обнаружение столкновений и взаимодействие человека и робота.

Для роботов SCARA стабильный пусковой момент способствует более плавному движению на низкой скорости, более высокой повторяемости и более точному позиционированию.

Почему пусковой момент важен?

Волновые редукторыпередают движение за счет упругого зацепления гибкого колеса, жесткого колеса и волнового генератора. Этот уникальный механизм обеспечивает почти нулевой люфт и исключительную точность позиционирования, но также создает более высокое статическое трение по сравнению с другими типами редукторов.

Чрезмерный пусковой момент может привести к:

• Вибрации на низкой скорости, ползучему движению или рывкам

• Увеличению пусковой нагрузки двигателя и возможным аварийным сигналам сервопривода

• Более высокому сопротивлению при ручном обучении

• Увеличению потерь на трение при частых циклах пуска и остановки, что сокращает срок службы редуктора

Для таких применений, как производство электроники 3C, оборудование для прецизионного контроля, медицинские устройства и другие системы, требующие плавного микродвижения, пусковой момент часто так же важен, как и номинальный крутящий момент.

Какие факторы влияют на пусковой момент?

На пусковой момент волнового редуктора влияет несколько факторов.

1. Точность изготовления и сборки компонентов

Точность обработки и точность сборки гибкого колеса, жесткого колеса и волнового генератора напрямую влияют на внутреннее трение. Более высокое качество изготовления обеспечивает более плавный запуск и более стабильное движение.

2. Выбор смазочного материала

Тип смазочного материала, вязкость и объем заполнения влияют на внутреннее сопротивление. Низкофрикционная консистентная смазка, специально разработанная для робототехнических применений, может значительно снизить пусковой момент и повысить плавность движения.

3. Передаточное отношение

В рамках одной и той же серии продукции разные передаточные отношения создают разные условия контакта и характеристики трения, что приводит к различиям в пусковом моменте. Инженерам следует оценивать этот параметр вместе с общими требованиями применения.

4. Рабочая температура

Температура окружающей среды оказывает значительное влияние на пусковой момент. При низких температурах вязкость смазочного материала увеличивается, повышая внутреннее сопротивление и затрудняя запуск. По мере прогрева редуктора трение уменьшается, и движение становится более плавным.

Как учитывать пусковой момент при выборе редуктора для роботов SCARA？

При проектировании роботизированного сочленения сервомотор должен преодолевать не только внешнюю нагрузку, но и пусковой момент редуктора. Поэтому выбор мощности двигателя никогда не должен основываться только на расчетах крутящего момента нагрузки.

Например, рассмотрим робота SCARA, используемого в производстве электроники 3C, с полезной нагрузкой 3 кг, длиной плеча 0.2 м и волновым редуктором 50:1 с пусковым моментом 0.15 Н·м.

Общий пусковой момент двигателя можно оценить следующим образом:

Общий пусковой момент = Пусковой момент редуктора + Эквивалентный момент нагрузки

Выбранный сервомотор должен обеспечивать номинальный крутящий момент выше этого расчетного значения, сохраняя при этом соответствующий запас безопасности. Это обеспечивает плавный запуск, стабильную работу и долгосрочную надежность.

По этой причине при проектировании сочленений роботов SCARA пусковой момент следует рассматривать как ключевой критерий выбора наряду с номинальным крутящим моментом, люфтом и крутильной жесткостью.

Заключение

Номинальный крутящий момент определяет, какую нагрузку может выдержать волновой редуктор, а пусковой момент определяет, насколько плавно робот может запускаться и выполнять точное движение на низкой скорости.

Для высокоточных применений, таких как производство электроники 3C, прецизионная сборка, контрольное оборудование и коллаборативные роботы, выбор редуктора с оптимизированным пусковым моментом может повысить качество движения, снизить нагрузку на двигатель, минимизировать простои оборудования и продлить срок службы.

В Honpine мы специализируемся на исследованиях, разработке и производстве высокопроизводительных волновых редукторов для робототехники и промышленной автоматизации. Наша продукция разработана для обеспечения высокой точности, плавного движения, надежной работы и долговременной долговечности роботов SCARA, коллаборативных роботов, медицинских роботов и других передовых систем автоматизации.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших решениях на основе волновых редукторовили поговорить с нашей инженерной командой для получения профессиональной помощи в выборе продукции и технической поддержки.