روباتهای صنعتی مروارید درخشانی در عصر صنعتی مدرن هستند که مسیر کارآمد تولید شرکتهای مدرن را روشن میکنند و به طور مداوم کاهش هزینه و بهبود کارایی در فرآیند تولید صنعتی را تقویت میکنند. چه چیزی به ربات های صنعتی توانایی های مافوق بشری می بخشد و از عملکرد کارآمد آنها پشتیبانی می کند؟ این یک سیستم پیچیده است که نیاز به لایههای رمزگشایی دارد.
امروز، بیایید یکی از اجزای اصلی ربات های صنعتی را بررسی کنیم: کاهنده هارمونیک. کاهنده های هارمونیک نقشی مشابه سیستم مفصل انسان ایفا می کنند و اجزای اصلی برای دستیابی به حرکت موثر و کنترل دقیق ربات های صنعتی هستند. کاهنده هارمونیک یک اصطلاح رایج برای درایو دنده هارمونیک است. دستگاههای انتقال دنده هارمونیک در واقع میتوانند هم برای کاهش سرعت و هم برای شتاب استفاده شوند، اما به دلیل نسبت انتقال زیاد (معمولاً 160-50)، اغلب برای کاهش سرعت در رباتهای صنعتی، ماشینآلات CNC و سایر محصولات الکترومکانیکی استفاده میشوند و معمولاً به عنوان کاهنده هارمونیک شناخته میشوند.
در ساختار بدن انسان، سیستم مفصلی بخشی است که استخوان ها را به هم متصل می کند و انسان را قادر می سازد تا حرکات و اعمال مختلف انعطاف پذیر را انجام دهد. سیستم مفصلی می تواند تحت عمل عضلات بچرخد و استخوان ها را حرکت دهد و بدن انسان را قادر می سازد تا حرکات پیچیده ای مانند راه رفتن، دویدن، وزنه برداری و غیره را انجام دهد. سیستم مفصلی در انتقال و کاهش سرعت در حین حرکت انسان نقش دارد و بدن انسان را قادر می سازد تا وظایف مختلف را به نحو احسن انجام دهد.
به طور مشابه، کاهنده هارمونیک نقش مشابهی در روبات های صنعتی ایفا می کنند. این معادل "سیستم مشترک" ربات است که اجزای مختلف ربات را به هم متصل می کند و ربات را قادر می سازد تا حرکات و اقدامات را با دقت و کارایی بالا کامل کند. کاهندههای هارمونیک انتقال دقیق سرعت را فراهم میکنند، درست مانند سیستم مفصلی انسان که به چرخش و حرکت استخوانها دست مییابد و به رباتهای صنعتی این امکان را میدهد که بهطور دقیق موقعیت، مونتاژ و حرکت موثری داشته باشند. ساختار فشرده و قابلیت انتقال گشتاور بالا کاهندههای هارمونیک، مانند انعطافپذیری و استحکام سیستم مشترک انسان، رباتها را قادر میسازد تا با محیطهای کاری مختلف سازگار شوند و وظایف مختلفی را انجام دهند.
کاهنده هارمونیک عمدتاً از سه جزء اصلی تشکیل شده است: چرخ صلب، چرخ انعطاف پذیر و ژنراتور هارمونیک. یکی از چرخ صلب، چرخ انعطاف پذیر و ژنراتور هارمونیک را می توان به طور دلخواه ثابت کرد، در حالی که دو جزء دیگر را می توان به ورودی (فعال) متصل کرد و دیگری را می توان به عنوان خروجی (غیرفعال) برای دستیابی به کاهش سرعت یا شتاب استفاده کرد.
1. Spline دایره ای: یک دیسک فلزی صاف با تعداد ثابت دندان. چرخ صلب معمولاً با دندانه های بیرونی چرخ دنده انعطاف پذیر مشبک می شود که در انتقال گشتاور و افزایش صلبیت خروجی کاهنده نقش دارد.
2. FlexSpline: چرخ دنده های انعطاف پذیر یکی از اجزای اصلی کاهنده هارمونیک هستند که از فلز نرم یا مواد الاستیک ساخته شده اند. معمولاً یک چرخ دنده موجدار بدون تعداد دندانه ثابت است. چرخ دنده های انعطاف پذیر می توانند تحت تأثیر نیرو دچار تغییر شکل الاستیک شوند که برای انتقال گشتاور و دستیابی به کاهش سرعت استفاده می شود.
3. مولد موج: یک جزء کلیدی که تغییر شکل در کاهنده هارمونیک ایجاد می کند. از یک یا چند شفت، بادامک و غلتک غیرعادی تشکیل شده است. هنگامی که شفت ورودی می چرخد، بادامک و غلتک های ژنراتور هارمونیک دچار تغییر شکل دوره ای می شوند که باعث می شود موج های روی چرخ دنده انعطاف پذیر پیچ خورده و تغییر شکل دهند.
چگونه ترکیب این سه جزء اساسی سرعت متغیر ایجاد می کند؟ وقتی صحبت از ساخت و اصل کار کاهنده های هارمونیک می شود، می توانیم از تجهیزات تفریحی الاکلنگ به عنوان مثال تصویری برای توضیح استفاده کنیم.
تصور کنید که در حال بازی روی الاکلنگ در پارک هستید. الاکلنگ از دو تخته تشکیل شده است، یک تخته یک صندلی برای نشستن شما و تخته دیگر یک صندلی برای نشستن دوستان دارد. هدف شما انتقال قدرت از طریق الاکلنگ به یکدیگر است و به یکدیگر اجازه می دهند بالا یا پایین بیایند.
1. چرخ دنده های انعطاف پذیر مانند الاکلنگ هستند: در کاهنده های هارمونیک، چرخ دنده های انعطاف پذیر مانند الاکلنگ عمل می کنند. درست مانند تخته الاکلنگ از مواد نرم ساخته شده است. چرخ دنده های انعطاف پذیر به شفت ورودی و شفت خروجی متصل می شوند و نیروی شفت ورودی را به شفت خروجی منتقل می کنند.
2. چرخ صلب مانند دوست شماست: در یک کاهنده هارمونیک، چرخ صلب مانند دوست شما روی تخته دیگری نشسته است. چرخ صلب یک جزء فلزی{2}}شکل دیسکی با تعداد ثابت دندان است. با دندانه های بیرونی چرخ دنده منعطف یکپارچه می شود، درست مانند شما و دوستانتان که روی دو سر الاکلنگ نشسته اید.
3. ژنراتور هارمونیک مانند عمل شماست: ژنراتور هارمونیک مانند عمل شما بر روی الاکلنگ است. هنگامی که شما و دوستتان حرکت اره را به طور متناوب بالا و پایین می کنید، الاکلنگ دچار تغییر شکل دوره ای می شود، مشابه تغییر شکل ناشی از بادامک و غلتک یک ژنراتور هارمونیک.
با استفاده از یک ژنراتور هارمونیک برای ایجاد تغییر شکل دوره ای چرخ دنده انعطاف پذیر، شکل چرخ دنده انعطاف پذیر به صورت دوره ای تغییر می کند و با دندانه های داخلی چرخ سفت و سخت مشبک می شود. به این ترتیب، اعمال شما بر روی الاکلنگ (تغییر شکل ژنراتور هارمونیک) به طرف مقابل (دنده انعطاف پذیر) منتقل می شود، در نتیجه تعادل و انتقال قدرت الاکلنگ به دست می آید، همانطور که کاهنده هارمونیک به کاهش سرعت و انتقال گشتاور از شفت ورودی به شفت خروجی دست می یابد.
در کاهنده هارمونیک، تغییر شکل ایجاد شده توسط ژنراتور هارمونیک نیز باعث می شود که شکل چرخ دنده انعطاف پذیر به صورت دوره ای تغییر کند و با دندانه های داخلی چرخ صلب مشبک شود. به این ترتیب، حرکت چرخشی شفت ورودی (مانند سرعت موتور) به چرخ دنده انعطاف پذیر منتقل می شود و مش بندی بین چرخ دنده انعطاف پذیر و چرخ صلب باعث کاهش سرعت و انتقال گشتاور شفت خروجی می شود. این فرآیند تغییر شکل و مش بندی باعث انتقال و جابجایی قدرت می شود، درست مانند اعمال شما و دوستانتان بر روی الاکلنگ به انتقال و جابجایی قدرت.
اصل سرعت متغیر کاهنده هارمونیک، تغییر شکل دوره ای ایجاد شده توسط ژنراتور هارمونیک است که شکل چرخ دنده انعطاف پذیر را تغییر می دهد، در نتیجه انتقال گشتاور و اثر سرعت متغیر از شفت ورودی به شفت خروجی حاصل می شود.
نقش کاهنده هارمونیک در ربات های صنعتی را نمی توان نادیده گرفت، زیرا نقش مهمی در ربات های صنعتی ایفا می کنند.
1. انتقال دقیق کاهش سرعت
رباتهای صنعتی برای دستیابی به وظایف کاری دقیق نیاز به-حرکت و کنترل موقعیت با دقت بالایی دارند. کاهنده های هارمونیک ویژگی های انتقال دقیق{{2} بالایی دارند و می توانند نسبت های کاهش دقیق را ارائه دهند و حرکات ربات را روان تر و دقیق تر می کند.
2. قابلیت انتقال گشتاور بالا
روبات های صنعتی معمولاً نیاز به تحمل بارها و گشتاورهای بزرگ دارند. کاهنده های هارمونیک می توانند با حجم و وزن نسبتاً کوچک به قابلیت انتقال گشتاور بالا دست پیدا کنند و به روبات ها قدرت کافی برای انجام کارهای مختلف می دهند.
3. ساختار فشرده
روباتهای صنعتی معمولاً فضای محدودی دارند و به دستگاههای انتقال فشرده نیاز دارند. ساختار فشرده کاهنده های هارمونیک فضای کمتری را اشغال می کند و انعطاف پذیری و درجات آزادی بیشتری را برای طراحی ربات های صنعتی فراهم می کند.