Parameeter, mis domineerib koormuse all täpsuse üle – ja mida valikujuhendites harva leidub
Lõtk on täpsusspetsifikatsioon, mida iga käigukasti valija teab. See on nurkne surnud tsoon suuna muutmisel – mõõdetav koormuseta, loetletud silmapaistvalt igal andmelehel ja tavaliselt esimene (ja mõnikord ainus) täpsuskriteerium, mida kasutatakse planetaarkäigukastide võrdlemisel. Väändjäikus, mida tähistatakse kui Ct ja mõõdetakse N·m/kaareminutis, on parameeter, mis määrab, kui palju väljundvõll rakendatud koormuse all elastselt pöörleb. See esineb vähem kui ühes viiest avaldatud planetaarkäigukasti valiku juhendist – ja see puudub täielikult enamikust rakenduspõhistest suuruse määramise tööriistadest.
See loob süstemaatilise pimeala: insenerid määravad tagasilöögi hoolikalt, valivad väikese tagasilöögiga seadme ja avastavad seejärel, et tegeliku töömomendi juures tekitab väändejäikusest tulenev elastne läbipaine nurkvea, mis on kaks kuni neli korda suurem kui nende määratud lõtk. Need kaks nähtust on päritolu poolest täiesti sõltumatud – ja väikese tagasilöögiga käigukastil võib olla halb väändejäikus ja vastupidi.
Nurkne surnud tsoon sisendi ja väljundi vahel, kui ajami suund on vastupidine. Puhtgeomeetriline – põhjustatud hammasratta hammaste vahelisest lõtkust. Esineb nullkoormusPärast valmistamist fikseeritud (kuni kulumine seda suurendab). Märgitud kaareminutites.
Tekib siis, kui: suund muutub vastupidiseks
Sõltub: tootmistolerantsist
Hammasrataste, võllide ja planeedikandja elastne "üleskerimine" rakendatud pöördemomendi all. Proportsionaalne koormusega. Toimub aadressil mis tahes pöördemomendi taseKaob koormuse eemaldamisel (elastne). Kasvab iga rakendatud pöördemomendi N·m võrra, mis ületab nulli.
Esineb: mis tahes rakendatud pöördemomendil
Sõltub: käigukasti jäikusest Ct
Reaalsetes servorakendustes hõlmab kogu positsioneerimisviga mõlemat panust samaaegselt. Madalate pöördemomentide korral domineerib lõtk. Suurte pöördemomentide korral – üle Ct-st sõltuva ristumispunkti – ületab elastne läbipaine lõtku ja saab peamiseks täpsuspiiriks.
= BL + T/Ct (kaareminutis)
Lineaarne: E = R × tan(θ_kokku/60 × π/180)
Täielik EP-seeria väändejäikuse tabel – kõik raamisuurused ja seeriad
Järgnevad spetsifikatsioonid on kõigi Korea Ever-Power EP seeria täppis-planetaarkäigukastide sertifitseeritud väändjäikuse väärtused. Väändjäikus Ct on defineeritud kui väljundpöördemoment, mis on vajalik ühe kaareminuti suuruse elastse nurkläbipainde tekitamiseks koormuse all olevale väljundvõllile fikseeritud sisendvõlli korral. Suurem Ct tähendab väiksemat elastset läbipaindet sama rakendatud pöördemomendi korral – ja seega paremat dünaamilist positsioneerimistäpsust.
| Seeria | Raam (mm) | Ct — 1-etapp (N·m/kaareminut) |
Ct — 2-astmeline (N·m/kaareminut) |
Maksimaalne pöördemoment (Nm) |
Ct klass |
|---|---|---|---|---|---|
| EP-ZDE / EP-ZDF | 40 mm | 0.7 | — | 6 | Kerge töö |
| EP-ZDE / EP-ZDF | 60 mm | 1.8 | — | 16 | Standardne |
| EP-ZDE / EP-ZDF | 80 mm | 4.5 | — | 50 | Standardne |
| EP-ZDE / EP-ZDF | 120 mm | 12 | — | 110 | Mõõdukas |
| EP-ZDE / EP-ZDF | 160 mm | 38 | — | 450 | Standard-Kõrge ★ |
| EP-ZDWE / ZDWF | 60–160 mm | 1,5–38 | 2,5–43 | 16–450 | Kaadri järgi sama mis ZDE |
| EP-ZDS | 115 mm | 20 | 22 | 210 | Kõrge |
| EP-ZDS | 142 mm | 44 | 46 | 910 | Kõrge (1,16 × ZDE-160) |
| EP-ZDS | 190 mm | 130 | 140 | 1,800 | Kõrgeim (3,4× ZDE-160) ★★ |
★ EP-ZDS-115 Ct (20 N·m/kaaremin) on madalam kui EP-ZDE-160 (38 N·m/kaaremin), kuna ZDS-115 on väiksem raam – võrrelge raamiklassi sees, mitte risti. ★★ EP-ZDS-190 saavutab 130 N·m/kaaremin tänu suuremale väljundvõllile (Φ55h7 vs Φ40h7), jäigemale planetaarlaagrile ja eelkoormatud väljundlaagritele. Kaheastmeline Ct ületab üheastmelist, kuna täiendavad planetaarlaagri astmed suurendavad ZDS-i konstruktsioonis laagri jäikust.
Üleminekupunkt – kus väändepainde domineeriva veana ületab tagasilöögi
Madalate pöördemomentide korral domineerib lõtk kogu nurkveas, kuna elastne läbipaine on väike. Rakendatud pöördemomendi suurenedes kasvab elastne läbipaine lineaarselt T/Ct-ga, samal ajal kui lõtk jääb konstantseks. On olemas üleminekumoment, mille ületamisel muutub elastne läbipaine kahest veaallikast suuremaks – ja see üleminekupunkt erineb EP-ZDE ja EP-ZDS seeriate vahel dramaatiliselt.
See on arvutus, mille enamik valikujuhendeid täielikult jätab välja – ja see muudab põhimõtteliselt seda, kuidas väändejäikust tuleks suure pöördemomendiga rakenduste spetsifikatsiooniprotsessis kaaluda.
EP-ZDE-160 ületab pöördemomendi 304 N·m juures – see jääb kindlalt oma nimiväärtusega 450 N·m vahemikku. Pöördemomendi vahemiku ülemises pooles (304–450 N·m) on elastne läbipaine juba suurem kui tagasilöök. Lõtku spetsifikatsiooni kitsendamine 8 kaareminutilt 3 kaareminutini selles pöördemomendi vahemikus säästab surnud tsoonist vaid 5 kaareminuti, samas kui elastne läbipaine 380 N·m juures on 10 kaareminuti – viga, mida väiksem lõtk üldse ei lahenda. EP-ZDS-190 ei ületa pöördemomenti enne 1040 N·m – see on väljaspool oma nimiväärtusega üheastmelist vahemikku –, seega jääb lõtk kogu töövahemiku domineerivaks veaks, mistõttu saavutab EP-ZDS isegi sama (<8 kaareminuti) lõtku spetsifikatsiooni korral parema kogutäpsuse kui EP-ZDE.
| Rakendatud pöördemoment | ZDE-160 Tagasilöök (kaareminutis) |
ZDE-160 Elastne θ (kaareminutid) |
ZDE-160 Kokku (kaareminutites) |
ZDS-190 Elastne θ (kaareminutid) |
ZDS-190 Kokku (kaareminutites) |
Täpsuse suurendamine |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 50 Nm | 8.0 | 1.3 | 9.3 | 0.4 | 8.4 | 1,1× parem |
| 100 Nm | 8.0 | 2.6 | 10.6 | 0.8 | 8.8 | 1,2× parem |
| 200 Nm | 8.0 | 5.3 | 13.3 | 1.5 | 9.5 | 1,4× parem |
| 304 Nm ← Üleminek | 8.0 | 8,0 ← elastne = BL | 16.0 | 2.3 | 10.3 | 1,6× parem |
| 380 Nm | 8.0 | 10.0 > BL | 18.0 | 2.9 | 10.9 | 1,7× parem |
| 800 Nm | 8.0 | 21.1 | 29.1 | 6.2 | 14.2 | 2,0× parem |
Mõlema seadme lõtk on <8 kaareminutis. Ct: ZDE-160 = 38 N·m/kaareminutis; ZDS-190 = 130 N·m/kaareminutis. θ_elastsus = T/Ct. Kokku = lõtk + elastsus. ZDS-190 täiustumine kasvab koos pöördemomendiga, kuna Ct on ainus eristav omadus – lõtk on mõlema puhul identne.
Kaareminutitest millimeetriteni – dünaamiline positsioneerimisviga teie laadimisraadiuses
Nagu tagasilöögi juhendis sätestatud, on nurkvea teisendamine lineaarveaks kindla koormusraadiuse korral järgmine: E_linear = R × tan(θ/60 × π/180). Järgmises tabelis rakendatakse seda teisendust ainult elastse läbipainde komponendile – see näitab millimeetritasemel dünaamilist positsioneerimisviga, mis tuleneb väändejäikusest nelja representatiivse koormusraadiuse korral. See on viga, mida rangem tagasilöögi spetsifikatsioon ei suuda lahendada.
| Pöördemoment | ZDE-160 elastsusviga (Ct=38) | ZDS-190 elastsusviga (Ct=130) | ZDS-i täiustus | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Rakendatud pöördemoment | R = 100 mm | R = 300 mm | R = 100 mm | R = 300 mm | R=300 mm juures |
| 100 Nm | 0,077 mm | 0,230 mm | 0,022 mm | 0,067 mm | 3,4× parem |
| 200 Nm | 0,153 mm | 0,459 mm | 0,045 mm | 0,134 mm | 3,4× parem |
| 380 Nm (tugev lõige) | 0,291 mm | 0,873 mm | 0,085 mm | 0,254 mm | 3,4× parem |
| 800 Nm | 0,613 mm | 1,839 mm | 0,179 mm | 0,538 mm | 3,4× parem |
CNC pöördlaua spetsifikatsiooni oluline ülevaade: CNC B-teljega pöördlaud, mille tooriku kinnitusraadius on 300 mm ja maksimaalne lõikemoment 380 N·m, koguneb 0,873 mm elastse positsioneerimise viga ainuüksi väändejärgivuse tõttu, kui see on varustatud EP-ZDE-160-ga. See viga muutub iga lõikejõu muutumisega – see on dünaamiline, mitte staatiline ja servo tagasiside ei saa seda kompenseerida, kuna mootori enkooder mõõdab mootori, mitte tööriista asendit. Samal laual, mis on varustatud EP-ZDS-190-ga, on ainult 0,254 mm elastsusvea identsetes lõiketingimustes – 3,4-kordne paranemine, mis otseselt tähendab detailide täpsemaid tolerantse.
Väändejäikus ja resonantssagedus — servo häälestamise mõju
Täppis-planetaarkäigukasti väändejäikus määrab otseselt käigukasti-koormussüsteemi mehaanilise resonantssageduse. See resonantssagedus määrab servo kiirusahela ribalaiuse ülempiiri – kiiruse, millega kontroller saab reageerida positsioonivigadele ilma struktuurset resonantsi ergastamata. Kõrgema Ct-ga käigukast tõstab resonantssageduse kõrgemale, võimaldades agressiivsemat servo häälestamist ja seega paremat dünaamilist positsioneerimisjõudlust.
| Käigukast | Ct (Nm/kaareminut) | f_resonantne CNC-laud J=5 kg·m² |
f_resonantne Robot J2 J=97 kg·m² |
Servo Kv piirang | Häälestamise hindamine |
|---|---|---|---|---|---|
| ZDE-160 | 38 | 25,7 Hz | 5,8 Hz | Piiratud | CNC-laud: OK. Robot J2: servomootori BW all — võnkumise oht |
| ZDS-115 | 20 | 18,7 Hz | 4,2 Hz | Madal | Madalam Ct kui ZDE-160-l – sobib ainult väiksema raamiga rakenduste jaoks, mitte otseseks uuendamiseks |
| ZDS-142 | 44 | 27,7 Hz | 6,3 Hz | Hea | Tagasihoidlik edasiminek võrreldes ZDE-160-ga – eelistatud raskelt koormatud CNC ja roboti J2/J3 jaoks |
| ZDS-190 | 130 | 47,6 Hz | 10,8 Hz | Kõrgeim | Parim dünaamiline reaktsioon – soovitatav suurte CNC-laudade ja roboti J1/J2 jaoks |
EP-ZDS-115 (Ct = 20 N·m/kaaremin) väändejäikus on madalam kui EP-ZDE-160 (Ct = 38 N·m/kaaremin), kuna see on väiksem raam. Ärge eeldage, et „ZDS = jäigem kui ZDE” – võrdlus kehtib ainult sama või võrreldava raami suuruse piires. ZDS-142 (44) ületab napilt ZDE-160 (38). ZDS-190 (130) ületab seda tohutult. Selleks, et ZDS-seeria oma jäikuse eelist pakuks, peab rakendus nõudma ZDS-i katvat raamivahemikku 115–190 mm.
Vastupidiselt intuitsioonile ületab kaheastmeline EP-ZDS Ct üheastmelise oma (ZDS-190: 140 vs 130 N·m/kaareminut). Selle põhjuseks on asjaolu, et ZDS-i täiendav planeediaste suurendab planeedikanduri konstruktsiooni jäikust – kandur muutub teiseastme kinnitamisel sisuliselt jäigemaks. See on omane ZDS-i disainile ja ei kehti ZDE seeria kohta, kus mitmeastmeline süsteem lisab pigem nõtkust kui jäikust.
Millal määrata väändejäikus peamise valikukriteeriumina
Väändjäikus peaks olema neljas rakenduskategoorias peamine täpsusspetsifikatsioon – enne tagasilööki. Kõigis teistes kategooriates piisab ainuüksi tagasilöögi spetsifikatsioonist ning EP-ZDE/ZDF seeria pakub korrektset jõudlust madalama hinnaga.
Suurtes horisontaalsetes töötluskeskustes saavutatakse maksimaalsed lõikemomendid 200–800 N·m. Nende pöördemomentide juures domineerib elastne läbipaine kogu nurkvea üle. Suurte toorikute detailide mõõtmete tolerants (ava ümarus, pinna perpendikulaarsus) peegeldab otseselt käigukasti dünaamilist jäikust. Täpsustage: EP-ZDS-142 või EP-ZDS-190 vastavalt pöördemomendi klassile.
Struktuuriliselt kõrge inertsi suhe J1/J2 juures tähendab, et resonantsi vältimiseks tuleb servo ribalaiust piirata. Kõrgem Ct suurendab resonantssagedust, võimaldades laiemat servo ribalaiust ja paremat trajektoori jälgimise täpsust. Lisaks ületavad suurte robotkäte kiirendamisel tekkivad dünaamilised tippmomendid ZDE-160 ristumispunkti.
Löökvormimise käigus mõjuvad käigukastile impulssmomendid, mis on 2–3 korda suuremad detaili kokkupuute hetkel püsivast nimiväärtusest. Impulsskoormuse all on elastne läbipaine hetkeline ja tööriista otsa asend kaldub kõrvale käsklusest. Suurem Ct vähendab seda kõrvalekallet ja parandab pressi vormimise mõõtmete järjepidevust. Pressi ajamite puhul on õige lähenemisviis teenindustegur 2,5+ pluss jäikuse spetsifikatsioon.
Laserlõikusportaalid ja kiired pick-and-place süsteemid teostavad suunavahetusi kiirusega 50–200 korda minutis märkimisväärse telje inertsiga. Igal suunavahetusel peab käigukast kõrvaldama lõtku surnud tsooni ja samaaegselt neelama koormuse aeglustamisel ja taaskiirendamisel tekkiva pöördemomendi siirde. Jäigem käigukast summutab pöördemomendi siirde kiiremini ja vähendab asendiviga suunavahetusintervalli ajal. Üle 3 m/s töötavate portaalide puhul, mille positsioneerimisnõuded on alla 0,1 mm, tuleks kaaluda EP-ZDS-142 isegi mõõduka pöördemomendi korral.
Kui EP-ZDE/ZDF Ct=38 N·m/kaareminutit juures on piisav: Rakenduste puhul, kus ZDE-160 puhul on rakendatav maksimaalne pöördemoment alla 304 N·m ristumispunkti – kergrobotite liigendid (J3–J6), pakendiservoteljed, AGV veorattad, päikesejälgimisajamid ja konveieri indekseerijad – on lõtk domineeriv täpsusparameeter ning EP-ZDE/ZDF on õige ja kulutõhusam valik. ZDS-i kõrgemat Ct-d pole vaja ja lisakulu ei ole õigustatud rakenduse jõudluse mõõdetava paranemisega.
Praktiline kolmeastmeline meetod väändejäikuse lisamiseks valikusse
Enamik insenere rakendab teenindustegurit ja lõtku, kuid jätab väändjäikuse valikuprotsessist täielikult välja. Järgmine kolmeastmeline meetod integreerib Ct standardsesse viieastmelisse valikuprotsessi ilma olulist keerukust lisamata.
T_ristmik = BL × Ct. EP-ZDE-160 puhul: 8 × 38 = 304 N·m. Võrrelge seda oma tegeliku tipp-töömomendiga (pärast teenindusteguri rakendamist). Kui tipp-pöördemoment > T_ristmik, on väändejäikus juba domineeriv täpsuspiir ja Ct-d tuleb positsioneerimisjõudluse parandamiseks suurendada – rangem lõtkuspetsifikatsioon ei aita.
Määrake oma töötlemis- või positsioneerimistolerants (nt ±0,1 mm teie konkreetse koormusraadiuse R korral). Arvutage maksimaalne vastuvõetav elastne läbipaine: θ_max = arctan(tolerants / R) kaareminutites. Seejärel arvutage vajalik Ct: Ct_required = T_peak / θ_max. Valige EP-seeria seade, mille Ct ≥ Ct_required.
θ_max = arctan(0,3/300) × 3438 = 3,44 kaareminuti
Ct_vajalik = 380/3,44 = 110 N·m/kaareminut → täpsustage ZDS-190 (Ct=130)
Arvuta f_resonant = (1/2π) × √(Ct[N·m/rad] / J_load). Võrdle oma servo juhtimisribalaiusega. Ohutuse tagamiseks peaks f_resonant olema vähemalt 3× servo Kv võimendussagedus. Kui f_resonant on isegi kõige jäigema sobiva EP-seeria seadme korral alla 3× servo ribalaiuse, vähenda servo ribalaiust (aktsepteeri aeglasemat reageeringut) või kaalu koormuse inertsi vähendamist väljundis.
Korea Ever-Poweri rakendustehnika pakub ristumispöördemomendi arvutamist, Ct nõuete analüüsi ja resonantssageduse kontrollimist konkreetsete rakenduste jaoks – sealhulgas mõõtmete tolerantsi ja koormusraadiuse sisendid. Esitage oma maksimaalne tööpöördemoment, koormusraadius ja mõõtmete täpsuse nõue, et saada täielik jäikuse spetsifikatsiooni soovitus korea või inglise keeles.
Toimetaja: Cxm
