Kolmeteljeliste servorobotite erinevate ajamimeetodite võrdlus

Kolmeteljeliste servorobotite erinevate ajamimeetodite võrdlus

Tootmise automatiseerimise uuendamise ülemaailmses laines kolmeteljelised servorobotid on saanud põhiseadmeteks sellistes tööstusharudes nagu elektroonika montaaž, autoosade töötlemine ja toiduainete pakendamine. Õige ajamimeetodi valimine määrab otseselt seadme tootmise efektiivsuse, hoolduskulud ja investeeringutasuvuse tsükli – vale valik võib kaasa tuua ebapiisava tootmisvõimsuse, sagedased remonditööd või isegi seadmete enneaegse väljavahetamise.

I. Miks on ajamimeetod kolmeteljeliste servorobotite peamine valikukriteerium?

Kolmeteljelise servoroboti ajamisüsteem on nagu selle "jõusüda", mis vastutab servomootori kineetilise energia täpseks lineaarseks või pöörlevaks liikumiseks muundamise eest. Selle jõudlus mõjutab otseselt kolme peamist ostukriteeriumi:

Investeeringu kulutõhusus: tasakaal esialgse ostuhinna ja hilisemate hoolduskulude vahel. Näiteks kuigi mõnel ajamimeetodil võib olla madal esialgne ostuhind, võib kuluvate osade asendamise hind igal aastal kahekordistuda.

Tootmise kohanemisvõime: kas see suudab täita konkreetseid tööstusharu nõudeid, näiteks elektroonikatööstuses nõutav täpsus ±0,01 mm või autotööstuse vajadus üle 50 kg kaaluvate koormuste järele.

Globaalne kohanemisvõime: Eksporditavad seadmed peavad vastama sihtturu standarditele, näiteks energiatarbimise ja müra piirangutele Euroopa ja Ameerika turgudel ning kõrge temperatuuri ja niiskuse taluvusnõuetele Kagu-Aasia turgudel.

Rahvusvahelise Robootika Föderatsiooni (IFR) 2024. aasta andmed näitavad, et seadmete jõudeoleku määr ebaõige ajami valiku tõttu ulatus 12%-ni, kusjuures üle 60% neist juhtudest omistati hulgiostjate ühilduvusvigadele. Seetõttu on ajamimeetodite erinevuste põhjalik võrdlus ülioluline.

II. Kolmeteljeliste servorobotite tavapäraste ajamimeetodite põhjalik võrdlus

Praegu on elektriajam globaalsel turul kolmeteljeliste servorobotite absoluutselt peamine ajamimeetod (moodustades üle 85%), mida täiendab väike arv hüdraulilisi/pneumaatilisi ajameid spetsiaalsete rakenduste jaoks. Elektriajamite puhul on kolm kõige tüüpilisemat ülekandestruktuuri kuulkruvid, sünkroonrihmad ja hammaslattülekanded. Nende spetsiifilised erinevused on järgmised:

(I) Põhiajami meetodi tehniliste parameetrite võrdlus

(II) Iga ajamimeetodi peamiste eeliste ja puuduste analüüs

1. Kuulkruviajam: „Optimaalne lahendus” suure täpsusega stsenaariumide jaoks

Kuulkruvid edastavad jõudu teraskuulide veeremise kaudu, muutes servomootori pöörlemisliikumise lineaarseks liikumiseks. See on eelistatud lahendus suure täpsusega kolmeteljeliste servorobotite jaoks. Selle peamine eelis seisneb äärmiselt väikeses lõtkus (

Siiski peaksid ostjad olema teadlikud selle piirangutest: üle 2 meetri pikkused kruvid kipuvad oma raskuse tõttu läbi vajuma, mis nõuab täiendavaid tugimehhanisme ja suurendab kulusid; ning maksimaalset kiirust piirab kruvi kriitiline kiirus (tavaliselt mitte üle 2 m/s), mistõttu see ei sobi ainult suure kiirusega töötamiseks. Lisaks kiirendab tolmune keskkond teraskuulide kulumist, mistõttu on vaja abivahendeid, näiteks kaitsekatteid.

2. Sünkroonrihmaülekanne: kulutõhus tööriist kiireks ja väikese koormusega tööks

Sünkroonrihmaülekanded kasutavad jõuülekandeks terassüdamikuga polüuretaanrihma, mis on ühendatud rihmaratastega. Neil on kolm peamist eelist: suur kiirus, madal müratase ja kontrollitavad kulud. Nende maksimaalne kiirus võib ulatuda 5 m/s, mis on enam kui kaks korda suurem kui kuulkruvidel, ja esialgne ostuhind on vaid 30–50% sama spetsifikatsiooniga kuulkruviga ajami hinnast. See teeb need ideaalseks väikese koormuse ja kiirete rakenduste jaoks, näiteks toiduainete töötlemiseks ja plastdetailide käitlemiseks.

Rahvusvahelised ostjad peaksid olema teadlikud oma täpsuspiirangutest: sünkroonrihmad on temperatuuri tõttu altid elastsele deformatsioonile, mille tulemuseks on kordustäpsus vaid ±0,1–±0,3 mm, mis ei vasta täppistöötluse nõuetele. Lisaks on nende kandevõime piiratud (tavaliselt

3. Hammaslattülekanne: hädavajalik raskeveokite ja pika käiguga rakenduste jaoks

Hammaslattajamid kasutavad hammasrataste lineaarseks liikumiseks hammasrataste pöörlemist, pakkudes peamisi eeliseid nagu suur kandevõime ja piiramatu käik. Selle nimikoormus võib ulatuda üle 1000 kg ja mitme hammaslati segmendi ühendamise teel on võimalik saavutada üle 10 meetri pikkune käik, mis teeb sellest olulise lahenduse rasketes oludes, näiteks autoosade käitlemisel ja suurte tööpinkide laadimisel/mahalaadimisel.

Selle ajamisüsteemi peamised väljakutsed seisnevad müras ja täpsuse kontrollimises: ebapiisav tootmistäpsus võib tekitada hammasrataste ja hammaslati haardumisel müra, mis nõuab helikindla katte lisamist; lisaks tuleb lõtk eelpingutusseadme abil kõrvaldada, vastasel juhul langeb täpsus alla ±0,05 mm. Õnneks on Euroopa ja Ameerika kaubamärgid hambapinna lihvimise tehnoloogia abil parandanud täpsust ±0,01 mm tasemele, kuigi see suurendab hankekulusid 20–30%.

4. Hüdraulilised/pneumaatilised ajamid: "Täiendavad lahendused" erijuhtudeks

Hüdraulilisi ajameid, mille kandevõime on sadu kilogramme, kasutatakse endiselt äärmuslikes raskustes, näiteks raskete survevalude puhul. Õlilekke ja reostuse oht koos hüdrauliliste jaamade kõrge hinnaga on aga viinud nende järkjärgulise asendamiseni suure koormusega hammaslatt-ajamitega. Pneumaatilisi ajameid kasutatakse oma madala hinna ja kiire toime tõttu endiselt väikestes plastmasinates, kuid nende ±0,5 mm täpsus ja piiratud kandevõime ei ole servomootorite vajaduste rahuldamiseks piisavad.

Rahvusvahelise Robootika Föderatsiooni (IFR) 2024. aasta aruanne näitab, et hüdraulilised/pneumaatilised ajamid moodustavad nüüd vähem kui 5% kolmeteljelistest servorobotitest ning elektrilised ajamid on muutumas absoluutseks peavooluks – eriti servomootorite ja täppisülekandemehhanismide kombinatsioon, mis ühendab täpsuse ja paindlikkuse.

III. 3 sammu optimaalse ajamilahenduse kindlustamiseks

1. samm: selgitage põhinõuete parameetreid
Enne hanke korraldamist tuleb pimeda valiku vältimiseks kindlaks teha kolm peamist näitajat:
Täpsusnõuded: Elektroonikatööstuses on vaja ±0,02 mm (eelistatavalt kuulkruvid); pakenditööstuses on vaja ±0,5 mm (piisab sünkroonrihmadest).

Koormus ja käik: Üheteljeliste koormuste puhul > 50 kg valige hammaslatt ja hammasratas; käigupikkuste puhul > 3 meetrit kasutage prioriteetset hammaslatt ja hammasratas või sünkroonrihma (kuulkruvid vajavad lisatuge).

Töökiirus: tsükliaegade > 120 tsüklit minutis korral valige sünkroonrihm; madala kiirusega täppistöötluseks valige kuulkruvi.

2. samm: Sihtvaldkonna stsenaariumide sobitamine
Erinevatel tööstusharudel on ajamimeetodite osas oluliselt erinevad nõuded. Arvestades rahvusvahelise turu iseärasusi, saab võrdluseks kasutada järgmist kohanemisloogikat:

Elektroonika/pooljuhid (peamiselt Euroopa ja Ameerika): Nõutav on suur täpsus ja madal müratase. Soovitatav on kasutada kuulkruviajameid. Koos Delta ASD seeria servoajamitega on võimalik saavutada täpsus ±0,005 mm, mis vastab Euroopa ja Ameerika elektroonikatehaste standarditele.

Autoosad (globaalselt ühilduvad): Olulised on suure koormuse ja pika käigu nõuded. Hammaslattülekanded on optimaalne lahendus. Stabiilsuse parandamiseks on soovitatav valida Siemens V90 servosüsteemidele kohandatud maapealsed hammaslatid.

Toit/pakend (peamiselt Kagu-Aasia): Rõhk on kulul ja kiirusel. Sünkroonrihmülekanded pakuvad parimat hinna ja kvaliteedi suhet. Polüuretaanmaterjalide kasutamine vastab toiduainetööstuse hügieeninõuetele ning hooldustsükkel on kohandatud Kagu-Aasia tehaste hooldusvõimalustele.

3. samm: kogu elutsükli maksumuse arvutamine
Rahvusvahelise hanke puhul tuleb arvestada nii alginvesteeringu kui ka pikaajalise käitamise ja hooldusega. 100 000-tunnise eluea põhjal tehakse järgmised arvutused:

Kuulkruviajam: kõrge algne ostukulu (umbes 20 000 RMB), kuid madalad hoolduskulud (500 RMB aastas), kogumaksumus ligikaudu 25 000 RMB.

Sünkroonrihmaülekanne: madal algne ostuhind (umbes 8000 RMB), kuid nõuab rihma vahetamist 4 korda (iga kord 200 RMB), kogumaksumus umbes 9000 RMB.

Hammasratas- ja hammasülekanne: keskmine algne ostukulu (umbes 14 000 RMB), hambumisvahe reguleerimine on keskmiselt 800 RMB aastas, kogukulu umbes 22 000 RMB.

IV. Uued trendid ajamitehnoloogias aastal 2025

Hübriidajamid: Hübriidsed pneumaatilised ja elektrilised ajamid on muutumas uueks kuumaks teemaks. Näiteks haardemehhanismide puhul kasutatakse pneumaatilisi ajameid (madalad kulud), positsioneerimismehhanismide puhul aga sünkroonseid rihmülekandeid (kõrge täpsus), mis võib vähendada kulusid 30%, täites samal ajal keskmise täpsuse nõudeid.

Otseülekanne ilma reduktorita: suur pöördemoment, madal kiirus servomootorid ei vaja reduktorit ja ühenduvad otse kuulkruvide või hammaslattülekannetega, vähendades mehaanilisi kadusid 50% ja pikendades eluiga üle 150 000 tunni. Seda tehnoloogiat kasutavad praegu tipptasemel mudelites sellised kaubamärgid nagu Stäubli.

Intelligentne adaptatsioonialgoritm: seitsmenda põlvkonna servokontroller integreerib närvivõrgu algoritmi, mis reguleerib ajami parameetreid automaatselt koormuse muutuste põhjal. Näiteks Doosan Roboticsi VX-seeria kasutab seda tehnoloogiat rikete määra vähendamiseks 60% võrra, mistõttu on see ideaalne mitmekesise tootmise stsenaariumide jaoks.

Veebisait:https://www.zhiyirobotics.com/

E-post:sales@zhiyirobotics.com

#Kolmeteljeline serv#Kolmeteljeline servorobot#Robotite käsi 250-350t#3-teljeline servorobot#Kolmeteljeline Servo roboti käsi