Vääntömomentin mittaus antureilla vaihteiston sisällä

SENSOREN

Lisätiedot: Veroffentlicht: 02.06.2023; Viimeksi päivitetty: 20.09.2024; Hits: 3584

Schaeffler esittelee Automatica anturit varten Kobotit, joka tarkastiVedon aallon vaihde ovat integroituja. Tällä konseptilla mittaa vääntömomentti ovat lyhyemmät sykliajat robotiikka mahdollista. Tällaiset menetelmät mahdollistavat merkittävän edistyksen yhteistyörobottien laajassa käytössä teollisuusautomaatiossa.

Schaeffler harmonisen käytön räjähdys

Pitoisuus

Vääntömomentin mittaus ulkoinen ja sisäinen
Jäykkyys ja vaikutus paikannusaikaan
Ulkoinen vs. sisäinen vääntömomenttianturi
Yhteenveto uudesta vääntömomentin mittauksesta

Vääntömomentin mittaus ulkoinen ja sisäinen

täytyy Kobotit tarvitset sellaisen työskennelläksesi herkästi ja voimahallituksella sekä opettaaksesi sujuvasti Anturitsaada mittaustiedot ulkoisista voimista. Ulkoisten voimien ja momenttien mittaukseen, in Kobotit enimmäkseen vääntömomenttianturi-Moduuli käyttöön. Nämä ovat antureita, jotka on kehitetty itsenäisiksi komponenteiksi yhteistyörobotiikkaa varten. Ne eivät ainoastaan vaadi lisää asennustilaa, vaan ne on myös integroitava kobotin suunnitteluun.

Ulkoiset vääntömomenttianturit

Näiden antureiden avulla voimat ja hetket Venymämittaritekniikka (DMS) määritetty. Venymäliuska-antureilla anturit liimataan yleensä joustavaan rakenteeseen. Tällaisten antureiden suunnittelu on kompromissi korkean resoluution ja pienen muodonmuutoksen välillä. Sovelluksissa, joissa päätelaitteen on säilytettävä liikerata tai asema kuormitettuna, anturin aiheuttama asentopoikkeama on epäedullinen. Betonimallit ovat 6-akselisia voima-momenttiantureita päätetehostimessa tai anturimoduuleja, jotka on laitettu nivelakseleille.

Uusi konsepti: sisäiset vääntömomenttianturit

Schaeffler-insinöörien nerokas konsepti koostuu olemassa olevan komponentin käyttämisestä vääntömomentin mittaamiseen ylimääräisen elastisen elementin sijaan voimansiirron pääsy. Tämän seurauksena kobotin rakenteeseen ei tuoda lisää joustavuutta. Niiden jäykkyys säilyy täysin antureilla. Mitkä ovat tämän sisäisen konseptin edut?

Jäykkyys ja vaikutus paikannusaikaan

Kuva 2: Uusi vääntömomentin mittauskonsepti on tilaneutraali: Jopa integroiduilla vääntömomenttiantureilla, harmonisen käytön ulkomuoto ei muutu. Niiden ohuen muotoilun ja siihen liittyvän korkeamman ansiosta jousto Teollisuusroboteihin verrattuna niillä on yksi merkittävä haittapuoli: Suuremmilla kiihtyvyyksillä ne tärisevät huomattavasti ohuen rakenteensa ansiosta - varsinkin jarrutettaessa maksimissaan paikantamisen aikana. Sitten pitemmästä transienttijaksosta johtuen se, mikä suurella nopeudella ja kiihtyvyydellä saavutettiin sykliajassa, katoaa taas ilmaan.

Nämä tekijät vaikuttavat voimakkaasti kobottien luonnolliseen esiintymistiheyteen:

Pallomaisten laakerien kallistusjäykkyys tai vaihde- Pääleiri
hammaspyörien vääntöjäykkyys ja vääntömomenttianturien vääntöjäykkyys

Ulkoinen vs. sisäinen vääntömomenttianturi

Ulkoisten vääntömomenttianturien kanssa vääntöjäykkyys Liitoksen arvo putoaa 25–60 %:iin lisätyn joustavuuden ansiosta, tämä on täysin säilytetty Schaefflerin kehittämässä vääntömomentin mittauskonseptissa.

Vertailuperuste Precision Wave Gears

Näiden kahden käsitteen vertailu pahimmassa tapauksessa on tarkoitettu havainnollistamaan vääntömomenttianturin vääntöjäykkyyden vaikutusta kobottien dynaamiseen käyttäytymiseen. Valmistajan oma toimii vertailun pohjana Tarkkuusakselivaihteisto RT1 toisaalta integroiduilla antureilla ja toisaalta ulkoisella anturimoduulilla. The moottori jokainen kiihdyttää massan hitausmomenttia 7,6 kgm² nollasta. Sitten hän jarruttaa uudelleen pysähtymiseen.

Testiobjektien vertailu

Ohjausparametrien säätö

Taajuusmuuttaja, jossa on ulkoinen vääntömomenttianturi (kaavio 1), osoittaa selvästi epävakaata toimintaa ja erittäin korkeita kiihtyvyyshuippuja. Dynaamisen toiminnan parantamiseksi testiinsinöörit sääsivät ohjausparametreja toisessa simulaatiossa. Tämän ansiosta he pystyivät vähentämään kiihtyvyyshuippuja. Tämä tapahtui kuitenkin paikannusajan kustannuksella, joka nousi 1,2979 sekuntiin (kaavio 2). Kolmas kaavio osoittaa tämän dynaaminen käyttäytyminen RT1-T-vaihteistosta, jossa on integroitu vääntömomenttianturi. Paikannusaika on vain 0,99241 s ja on siksi 0,3 s lyhyempi. Jopa ilman ohjausparametrien säätämistä, heilahtelut vaimentuvat nopeasti täällä.

Simulaatio suoritettiin liitoksen pyörimisakselille. Kuuden nivelen ja kobotin vaihtelevien tila-asemien kanssa suhteet ovat paljon monimutkaisempia ja vaikutukset paljon suuremmat. Yksinkertaistettu esimerkki kuitenkin havainnollistaa jo vääntöjäykkien vääntömomenttianturien positiivista vaikutusta paikannusaikaan.

Sisäisten vääntömomenttianturien ominaisuudet

Schaeffler vääntömomentin anturi Schaefflerillä on monen vuoden kokemus integroitujen vääntömomenttianturien kehittämisestä, soveltamisesta ja sarjatuotannosta. Kuten sensorect Tunnettua anturitekniikkaa löytyy mm tuulienergia ja Autoteollisuus onnistunut hakemus.

Toimivuuden tarjoaa alle mikronin ohut, venymäherkkä PVD metallipinnoite toteutettu, joka on strukturoitu mikrotyöstyksellä. Komponentista itsestään tulee anturi ja anturista komponentti. Tarkkuusaaltovaihteen Flexsplinea käytettiin robotiikassa, koska se on suoraan voimavirrassa. Lisäasennustilaa ei tarvita. Liimat ja siirtopolymeerejä ei tarvita.

Erittäin alhainen hystereesi- ja lineaarisuuspoikkeama on myös erinomainen, myös häiriötekijöiden puutteen vuoksi. Myös pienimmät voiman ja vääntömomentin muutokset tallennetaan luotettavasti, mikä on mitä sujuva suora opetus, eli cobottien toiminta ja itseoptimointi yksinkertaistuu merkittävästi.

Vääntömomentin mittausakseli määrittää samanaikaisesti neljä mittausmuuttujaa

Anturielementti tarjoaa a Tarkkuus <0,5 % (Fullscale), mikä on erinomainen arvo verrattuna anturimoduuleihin cobot-markkinoilla. Koska anturit on integroitu tiukasti RT1-tarkkuusharmoniseen taajuusmuuttajaan, muut vaikutukset, kuten mekaaninen hystereesi ja lämpötila, yhdistyvät, mikä lopulta johtaa "anturi+vaihde" -järjestelmän tarkkuuteen <1,5 % (täysi skaala toistettavasta huippuvääntömomentista). tarkkuus harmoninen taajuusmuuttaja). Tämä ero on otettava huomioon verrattaessa markkinoilla olevia ulkoisia vääntömomenttiantureita, jotka toimivat yhtenä kokonaisuutena.

Yhteenveto uudesta vääntömomentin mittauksesta

Schaeffler harmoninen taajuusmuuttaja RT1 T Vuonna Vedon aallon vaihde sisäänrakennetut vääntömomenttianturit eivät vaikuta kobottien mekaaniseen rakenteeseen. Niiden vääntöjäykkyys pyörivillä akseleilla säilyy 100 % verrattuna ulkoisiin antureihin.

Schaefflerissä on myös kaksirivinen lisäkomponentti Kulma-neulalaakeri XZU kehitetty RT-harmoniselle taajuusmuuttajalle. Tämä lisää kobotin rakenteen jäykkyyttä pyörimisakseleilla. Asemointiaikaa voidaan lyhentää jopa 50 % käyttämällä XZU-laakereita tavanomaisten ristikkäisten rullalaakereiden sijasta kobotin nivelissä.

Tarkkuusaaltovaihteilla RT1-T voidaan parantaa kobottien suorituskykyä nopeuden ja kiihtyvyyden muodossa ilman pitkiä transienttiaikoja ja suuria amplitudeja. Schaeffler tasoittaa siten tietä alalle taloudellinen käyttö kobottien autonomiseen käyttöön dynaamisissa sovelluksissa.