Hộp số hành tinh xoắn ốc và Spur: Cái nào mang lại phản ứng ngược thấp hơn và mô-men xoắn cao hơn?

Khi bộ phận tác động cuối của cánh tay robot trôi đi nửa milimet sau một đêm mùa đông lạnh giá, nghi phạm đầu tiên thường là bộ mã hóa. Nhưng một khi bạn thay thế bộ mã hóa và hiện tượng trôi dạt quay trở lại, vấn đề thực sự thường nằm ở phản ứng dữ dội của hộp số. Điều tương tự cũng xảy ra trên bàn quay, băng tải định vị và trục lái AGV: vấn đề trông giống như điều khiển thực chất là khe hở cơ học giữa động cơ và tải.

Đối với bất kỳ bộ truyền động chính xác nào cần kết hợp phản ứng ngược thấp với mô-men xoắn cao, lựa chọn bộ giảm tốc thường có hai cấu trúc: hành tinh xoắn ốc và hành tinh thúc đẩy. Sau khi so sánh cả tại xưởng sản xuất của chúng tôi và lắp đặt tại hiện trường, kết luận đã rõ ràng. Hộp số hành tinh xoắn ốc mang lại phản ứng ngược thấp hơn và mô-men xoắn cao hơn trên mỗi kích thước khung, đồng thời chúng làm được điều đó mà không làm giảm mức hiệu suất có thể sử dụng được. Hộp số hành tinh Spur vẫn có một vị trí trong các thiết kế quan trọng về mặt chi phí hoặc hiệu quả, nhưng khoảng cách về phản ứng ngược và mật độ mô-men xoắn là có thật và có thể đo lường được.

Phản ứng dữ dội: Nơi xoắn ốc kéo về phía trước

Phản ứng ngược là góc phát được đo ở đầu ra của hộp số khi đầu vào đảo chiều. Nó xác định tải có thể quay bao xa trước khi các răng ở phía bị dẫn động tiếp xúc. Đối với hộp số hành tinh trụ thẳng, các răng ăn khớp dọc theo một đường thẳng song song với trục bánh răng. Điều đó làm cho lưới có cấu trúc đơn giản nhưng nó cũng tạo ra một khe hở răng tối thiểu hoặc các bánh răng bị kẹt. Trên dòng SPE và SPF của chúng tôi, phản ứng dữ dội tiêu chuẩn xuất hiện ở mức 10 đến 15 phút cung, với các phiên bản cao cấp trên mặt đất đạt tới 5 đến 8 phút cung.

Hộp số hành tinh xoắn ốc sử dụng răng cắt theo góc xoắn, thường là 15 đến 20 độ. Lưới tham gia dần dần từ mép răng này sang mép răng kia. Sự tiếp xúc lăn này cho phép các răng lồng chặt hơn. Hộp số xoắn ốc dòng FB tiêu chuẩn có thể giữ 3 đến 5 phút cung và phạm vi phản ứng ngược thấp FL giữ 1 đến 3 phút cung mà không cần cơ chế điều chỉnh riêng.

Hậu quả có thể nhìn thấy ở cấp độ máy là thế này: bộ giảm tốc 10:1 với phản ứng ngược đầu ra 12 arcmin dẫn đến sai số định vị 0,2 mm trên bán kính cánh tay 150 mm. Bộ giảm tốc tương tự với lưới xoắn ốc 3 arcmin tạo ra dưới 0,05 mm. Sự khác biệt đó thường là ranh giới giữa việc làm lại pallet và vận chuyển nó.

Thông số kỹ thuật điển hình ở cấp độ sản xuất

Hộp số hành tinh xoắn ốc dòng FB và FL của Chiết Giang Saiya được chế tạo cho cửa sổ có độ phản ứng thấp hơn, mô-men xoắn cao hơn này. Chúng bao gồm các kích thước khung từ 60 mm đến 220 mm và có sẵn với xếp hạng phản ứng ngược tiêu chuẩn hoặc chính xác.

Hộp số hành tinh xoắn ốc dòng FB cho các ứng dụng chính xác Dòng FB cung cấp đầu ra mặt bích vuông và bánh răng xoắn ốc với tỷ số giảm từ 3 đến 100 và độ phản ứng ngược từ 3-5 phút cung, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác và hoạt động yên tĩnh. Xem sản phẩm →

Công suất mô-men xoắn: Helical tăng 20-30% như thế nào

Lợi thế về mô-men xoắn của hộp số hành tinh xoắn ốc đến từ tỷ số tiếp xúc. Trong lưới thúc đẩy, một cặp răng chịu toàn bộ tải trọng cho đến khi cặp răng tiếp theo bắt đầu ăn khớp. Trong lưới xoắn ốc, góc xoắn làm cho hai hoặc ba cặp răng chia sẻ tải trọng đồng thời. Đối với góc xoắn 20 độ điển hình, tỷ lệ tiếp xúc tăng từ khoảng 1,8 lên 2,4, phân phối lực truyền động lên bề mặt răng lớn hơn.

Trong thực tế, điều đó cho phép hộp số hành tinh xoắn ốc đạt được mô-men xoắn liên tục cao hơn từ 20 đến 30 phần trăm so với bộ truyền động tương đương có cùng kích thước khung. Lợi ích quan trọng nhất trong hai trường hợp.

Trường hợp đầu tiên là hướng tải thay đổi. Bàn quay của máy CNC đảo hướng trong khi trục chính vẫn đang cắt. Bộ phận thúc đẩy cho phép tải vượt qua khe phản ứng ngược bằng một tiếng tách có thể nghe được và ứng suất tác động chạm vào một chân răng. Một bộ phận xoắn ốc hấp thụ sự đảo ngược đó trong một tiếp xúc lăn liên tục, làm giảm ứng suất đỉnh của răng và giúp ngăn ngừa rỗ.

Trường hợp thứ hai là tải trọng va đập. Khi một băng tải đột ngột bị quá tải hoặc cánh tay robot dừng lại, cú sốc đầu tiên sẽ truyền qua lưới bánh răng. Tỷ lệ tiếp xúc cao hơn của lưới xoắn ốc sẽ lan truyền lực sốc lên nhiều răng hơn, giúp giảm nguy cơ gãy răng hoặc hư hỏng vành.

Lý do khiến động cơ bánh răng hành tinh có thể đạt được mật độ mô-men xoắn cao này ngay từ đầu là do cách bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh và bánh răng vành chia chia sẻ tải. Chúng tôi đã viết một bài phân tích chuyên dụng về tại sao động cơ bánh răng hành tinh cung cấp mô-men xoắn cao hơn động cơ tiêu chuẩn , bao gồm nguyên tắc chia sẻ tải tương tự áp dụng cho giai đoạn hộp số. Hình học răng xoắn ốc làm tăng nó hơn nữa.

Hiệu quả và tiếng ồn: Sự đánh đổi mà bạn không thể bỏ qua

Góc xoắn tương tự giúp cải thiện phản ứng ngược và mô-men xoắn cũng tạo ra tiếp xúc trượt giữa các răng. Sự trượt đó tạo ra nhiều ma sát hơn so với tiếp xúc lăn của lưới thúc đẩy, do đó, hộp số hành tinh xoắn ốc thường chạy kém hiệu quả hơn từ 1 đến 2 điểm phần trăm so với bộ phận thúc đẩy có cùng tỷ lệ. Trong bộ giảm tốc một giai đoạn, điều đó có nghĩa là hiệu suất từ ​​94 đến 96 phần trăm so với 96 đến 98 phần trăm của bộ thúc đẩy. Đối với một đơn vị nhiều giai đoạn, sự khác biệt có thể đạt tới 3 đến 4 điểm.

Về mặt tiếng ồn, thiết kế xoắn ốc chiếm ưu thế rõ ràng. Sự ăn khớp răng tiến bộ sẽ ngăn chặn tác động đột ngột của sự tiếp xúc toàn chiều rộng. Trong các phép đo của chúng tôi, hộp số hành tinh xoắn ốc 42 mm chạy êm hơn từ 6 đến 10 dB(A) so với bộ truyền động tương đương ở cùng tốc độ và tải trọng. Đó là sự khác biệt giữa một chiếc máy có thể ngồi cạnh người vận hành và một chiếc máy cần có vỏ cách âm.

Đối với các máy hoạt động liên tục như băng tải đóng gói, mức tiêu thụ năng lượng có thể ảnh hưởng lớn đến quyết định. Đối với các máy móc chính xác trong thiết bị y tế, phòng sạch hoặc xưởng nhỏ, tiếng ồn thường chiếm ưu thế. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào ràng buộc nào.

Khung quyết định thực tế để lựa chọn bộ giảm tốc hành tinh

Đây là quy trình quyết định mà các kỹ sư của chúng tôi sử dụng với khách hàng. Nó khởi động từ máy chứ không phải hộp số.

1. Chuyển đổi dung sai định vị của bộ tác động cuối thành yêu cầu phản ứng ngược đầu ra. Nếu trục của bạn cần giữ 0,02 mm trên cánh tay 150 mm thì sai số góc đầu ra không thể vượt quá khoảng 7,6 arcmin. Sau khi chia cho tỷ lệ bộ giảm tốc, bộ giảm tốc 10:1 phải giữ phản ứng ngược đầu ra dưới 0,8 arcmin. Điều đó loại bỏ hầu như tất cả các đơn vị thúc đẩy tiêu chuẩn.
2. Kiểm tra sự kiện mô-men xoắn cực đại. Tải liên tục 250 Nm với mức cực đại 300 phần trăm mỗi lần đảo chiều là một vấn đề khác với tải 300 Nm trơn tru. Hộp số hành tinh xoắn ốc chịu được va đập tốt hơn do tỷ lệ tiếp xúc cao hơn.
3. Xác minh ngân sách tải dọc trục. Lưới xoắn ốc tạo ra lực đẩy dọc trục mà ổ trục đầu ra phải xử lý. Nếu bạn đang trang bị thêm cho động cơ servo hiện có một ổ trục mỏng hoặc mặt bích nhỏ, thì tải trọng trục tăng thêm có thể yêu cầu ổ trục chặn lớn hơn hoặc khớp nối linh hoạt. Các bộ phận trụ đỡ không có tải trọng trục nên chúng an toàn hơn khi trang bị thêm chặt chẽ.
4. Đo phong bì lắp đặt. Hộp số hành tinh xoắn ốc thường dài hơn bộ phận thúc đẩy của cùng một khung từ 5 đến 10 mm, vì ổ trục lực đẩy cần không gian. Nếu vỏ máy đã được cố định thì sự khác biệt nhỏ đó có thể lớn hơn lợi ích kỹ thuật.
5. So sánh tổng chi phí, không chỉ đơn thuần là đơn giá. Một thiết bị xoắn ốc có thể đắt hơn từ 15 đến 25 phần trăm, nhưng nếu nó loại bỏ việc hiệu chỉnh lại trong 2 giờ khỏi công việc hàng ngày thì ROI thường được tính bằng tháng.

Đối với các dự án có dung sai định vị dưới 0,1 mm và biên dạng mô-men xoắn trơn tru, hộp số hành tinh trụ vẫn là sự lựa chọn đáng tin cậy và kinh tế. Dòng SPE và SPF của chúng tôi được chỉ định thường xuyên cho dây chuyền đóng gói, máy phân loại và bộ truyền động băng tải đơn giản.

Hộp số hành tinh Spur Series SPE với mặt bích đầu ra tròn Dòng SPE có mặt bích đầu ra tròn, dải công suất từ 50W đến 7500W và tỷ lệ giảm từ 3 đến 512, cung cấp các giải pháp linh hoạt và đáng tin cậy cho các nhu cầu công nghiệp đa dạng. Xem sản phẩm →

Khi nào nên chọn xoắn ốc, khi nào nên chọn Spur

Chọn hộp số hành tinh xoắn ốc khi:

• Bảng thông số kỹ thuật liệt kê độ lặp lại tính bằng micromet thay vì milimét.
• Trục truyền động thường xuyên đảo chiều khi có tải.
• Tiếng ồn là một yêu cầu được quy định hoặc thoải mái.
• Kích thước máy không thể tăng nhưng nhu cầu mô-men xoắn thì có thể.

Chọn hộp số hành tinh thúc đẩy khi:

• Dung sai định vị trên 0,1 mm và tốc độ chu kỳ ở mức vừa phải.
• Ngân sách là cố định và chu kỳ nhiệm vụ là liên tục.
• Bạn đang trang bị thêm một máy hiện có với sự thay đổi mặt bích ở mức tối thiểu.
• Ưu tiên là hiệu quả sử dụng năng lượng tối đa trong một ngày dài.

Cả hai danh sách đều là những lựa chọn kỹ thuật hợp pháp. Sai lầm là coi chúng như có thể hoán đổi cho nhau, bởi vì sự khác biệt về phản ứng ngược, mật độ mô-men xoắn và tải trọng trục là không nhỏ.

Phán quyết cuối cùng

Nếu ứng dụng của bạn cần có độ phản ứng ngược thấp và mô-men xoắn cao cùng nhau thì hộp số hành tinh xoắn ốc là thông số kỹ thuật an toàn hơn. Nếu hạn chế của bạn trước tiên là chi phí, đường bao hoặc mức tiêu thụ năng lượng thì hộp số hành tinh thúc đẩy vẫn mang lại hiệu suất đáng tin cậy trong nhiều loại máy có độ chính xác trung bình.

Bước thực tế trước khi bạn chọn là so sánh biên dạng chuyển động thực với số thực trên mặt bích đầu ra của bộ giảm tốc. Các kỹ sư của chúng tôi xem xét bản vẽ và tải dữ liệu hàng ngày và họ có thể giúp bạn chọn hộp số phù hợp với động cơ servo, chu kỳ làm việc và phong bì lắp đặt của bạn. Liên hệ với chúng tôi trước khi bạn chỉ định để tránh những thay đổi mặt bích vào phút cuối hoặc lỗi trường.