新たな挑戦オーバートルク減速機において

ロボット機械工学の分野では、ドライブの選択がシステムのパフォーマンス、効率、寿命に大きな影響を与える可能性があります。伝達システムは、スムーズで効率的な動作を確保する上で極めて重要な役割を果たします。始動トルク、公称トルク、ピークトルク、最大トルクは、エンジニアが理解する必要がある基本的な概念です。各用語の簡単な説明は次のとおりです。

起動トルクは、出力を停止状態から動かすのに必要な力です。
名目 (別名、連続定格/平均/平均) トルクは、指定された公称速度での動作中にドライブによって発揮される平均トルクです。
ピーク (別名加速/制動) トルクは、通常は加速または減速のため、または過剰な摩擦に打ち勝つために、短時間だけ生成できる力です。
最大トルクは、それを超えるとドライブが重大な障害に耐えられる力です。

オーバートルク (過負荷または衝撃荷重とも呼ばれる) は、エンジニアが取り組まなければならない重要な問題です。深刻な被害トランスミッションシステムに影響を与え、ロボットの全体的な機能を混乱させます。この記事では、過負荷の概念、さまざまなタイプのドライブへの影響、および革新的なドライブの仕組みについて詳しく説明します。 Archimedes Drive から IMSystems は、この問題に対する堅牢なソリューションを提供します。

オーバートルクについて

オーバートルク加えられたトルクがトランスミッションシステムの設計限界を超えた状態を指します。これは、負荷の突然の変化、起動または停止操作、機械部品の極度の摩耗、または機械的エラーによって発生する可能性があります。オーバートルクは重大な問題です。致命的な障害歯の破損など、高額な修理やダウンタイムが発生する可能性があります。

A 研究ロボット自動化生産ラインでは、ロボットの故障のほぼ半数が位置エラーが原因であり、XNUMX分のXNUMXがドライブの故障が原因であることを示しました。業界規模では、膨大な量のリソースが無駄になります。

オーバートルクの一般的な結果

過剰なトルクは、ロボット、特に産業用ロボットのギアボックスに過度の磨耗を引き起こし、時期尚早に失敗する。これにより、ロボットの修理または交換が必要となり、生産に大幅なダウンタイムが発生する可能性があります。他のロボット、人間、その他の物体との偶発的な衝突、または意図しない運転条件により、オーバートルク状態が発生する可能性があり、ロボットの機能や再現性に影響を与える可能性があります。これは、生産性とメンテナンスのコストに多大な悪影響を与える可能性があります。過剰なトルクが機械およびメカトロニクスシステムの寿命に及ぼす悪影響の一部を以下に示します。

コンポーネントの損傷: 機械コンポーネントに過度のストレスがかかると、早期の磨耗、変形、さらには完全な故障につながります。
システムの過熱: オーバートルクにより、発熱が増加することがよくあります。システムがこの過剰な熱に対処できるように設計されていない場合、過熱が発生し、電子コンポーネントが損傷し、システムの寿命が短くなる可能性があります。
パフォーマンスの低下: 過剰トルクによりシステムが最適範囲外で動作し、パフォーマンスの低下につながる可能性があります。これは、応答時間の遅延、精度の低下、または出力品質の低下として現れることがあります。
エネルギー消費量の増加: システムが過トルクになると、同じタスクを実行するためにより多くのエネルギーが必要になることが多く、エネルギー消費量の増加と運用コストの増加につながります。
安全上のリスク: 極端な場合、過剰なトルクは致命的なシステム障害につながる可能性があり、特に人と直接やり取りするシステムや危険な環境で動作するシステムでは、安全上のリスクが生じる可能性があります。
システムの不安定性: 過剰なトルクはシステムに不安定性を引き起こし、予測不可能または不安定な動作を引き起こす可能性があり、診断と修正が困難になる場合があります。

従来のギアボックスのオーバートルク

波動歯車

波動歯車は、高い歯車比、コンパクトなサイズ、優れた位置精度を備えています。ただし、時間の経過とともに反発や摩耗が発生し、性能の低下につながる可能性があります。過負荷になると、次のような問題が発生する可能性があります。過度の磨耗、発熱と振動が増加し、効率が低下し、寿命が短くなります。

精密遊星ドライブ

精密遊星ドライブは、その高出力密度、ダイナミクス、精度で知られています。低バックラッシュ、高ねじり剛性、高効率を実現します。ただし、彼らのパフォーマンスは、影響を受けました高いトルク負荷がかかると、損傷や故障の可能性があります。過負荷は、ギアの歯に亀裂や破損などの損傷を与え、発熱の増加や効率の低下を引き起こす可能性があります。

サイクロイドドライブ

サイクロイドドライブは、コンパクトなサイズで高い減速比と高いトルク容量を提供します。効率的で、バックラッシュを最小限に抑えることができます。ただし、できるのは、振動を発生させる適切にバランスが取れていないと、サイクロイドディスクの外歯とコンポーネントベアリングの摩耗が増加します。過剰なトルクを与えると、コンポーネントの損傷、熱の増加、精度の低下、効率の低下、寿命の短縮につながる可能性があります。

過トルクによる損傷を防ぐにはどうすればよいですか?

いくつかの方法を使用して、重大なダメージを防ぐ、トルクリミッターの使用、過負荷クラッチの設置、電子制御システムの導入など。ただし、これらの方法にはそれぞれ欠点があります。トルクリミッターと過負荷クラッチは高価であり、定期的なメンテナンスが必要である一方、電子制御システムは、突然の過トルク状況での損傷を防ぐほど迅速に反応しない場合があります。

この Archimedes Drive: 負荷を軽減する

この Archimedes Drive 高性能のユニークな組み合わせを提供し、精度, 低ノイズ, 効率FA機器に最適です。その本質的な機械的透明性により、スムーズな制御性がもたらされ、多数のアプリケーションに新たな設計の機会が開かれます。さらに、独自のオーバートルク保護機能により、過負荷時にドライブが致命的な損傷を受けることを防ぎ、ドライブ (ひいてはシステム全体) の寿命を延ばし、メンテナンスコストを削減します。

従来のドライブとは異なり、 Archimedes Drive 独自のトラクション機構を採用しており、重大な損傷を受けることなく瞬間的な高トルク負荷に対処できます。ドライブの設計により、負荷が均等に分散されるため、歯の破損や変形のリスクが排除されます。

マイクロスリップ Archimedes Drive

この Archimedes Drive 固有のフェールセーフメカニズムを備えています。マイクロスリップ。マイクロスリップとは、動作中に駆動コンポーネント (入力環状部、複合トラクションローラー、出力環状部) の接触面間に発生するわずかな滑りを指します。従来、マイクロスリップは不正確さを引き起こすため望ましくありませんでしたが、この場合、マイクロスリップは Archimedes Drive ブレーキとして機能し、過負荷時に重大な故障が発生しないようにします。このスリップ特性のため、ドライブはトラクションローラーがドリフトしないようにするために出力エンコーダーを必要としますが、一定のトラクションコンタクトとエンコーダーの使用を組み合わせることで、バックラッシュと重大な故障のリスクを完全に排除することで、極めて高い精度が得られます。制御された少量の滑りを許容することにより、ドライブはドライブコンポーネントへの過剰な力を吸収して消散することができます。このユニークな特徴は、 Archimedes Drive 過負荷または衝撃荷重の状況において、高い弾力性と信頼性を実現します。

歯が折れるリスクがある従来の歯付きギアボックスとは異なり、歯がありません Archimedes Drive 障害時の出力のフリーホイールを抑制します。これは、通常の動作で予想される疲労破壊と過負荷に対する回復力の両方に当てはまります。

通常の動作における故障モードは、表面下の応力によって引き起こされる疲労であり、たとえばベアリングの故障モードと非常によく似ています。通常、これは、簡単に測定できるさまざまなデータソースのパフォーマンスの低下によって検出できます。オーバートルクの場合、ドライブは「フリーホイール」状態ではなく「詰まり」状態に陥ります。これは安全性を考慮した重要な考慮事項です。「詰まり」状態につながる故障が発生した場合、ドライブは直ちに摩擦ブレーキとして機能し始めます。ドライブは、T に等しい一定のピーク (またはブレーキ) トルクを適用します。_スリップ – 完全なスリップが発生するトルク。

ドライブが定格公称トルクを超えて大きく過負荷になった場合、ドライブはトラクション曲線のフルスライディング領域に入ります。それでも、最大のスリップトルクを発揮します。ドライブは、出力の動作を抑制して電力を消費するため、ブレーキ方式で動作します。過負荷のピークが比較的短い限り、永久的な損傷は予想されません。潤滑層が摩擦溶接が発生するほど局所的に加熱されるほど破壊されない限り、ドライブは技術的な欠陥なく動作を再開できるはずです。

以下に当社の DELTA-15 のデモンストレーションをご覧いただけます。 Archimedes Drive オーバートルクになっている。これが発生すると、ドライブは摩擦ブレーキとして機能し、余分な負荷が取り除かれると通常の動作状態に戻ります。

のメリット Archimedes Drive

この Archimedes Drive 特にオーバートルクの状況において、いくつかの利点があります。革新的な設計により、高トルク負荷を効率的に処理できるため、損傷のリスクが軽減され、ドライブの寿命が延びます。マイクロスリップの概念は、過負荷状況における重大な故障を防ぐだけでなく、ドライブの全体的な効率とパフォーマンスにも貢献します。さらに、 Archimedes Drive 従来のドライブと比較して高い精度と効率を実現し、産業用ロボットにとって理想的な選択肢となります。

もう XNUMX つ注意すべき重要な点は、過負荷の可能性を考慮して、ほとんどのドライブやギアボックスは公称トルクの何倍も大きいピークトルクに耐えるように設計されていることです。これにより、ドライブが不必要に大きくなることがよくあります。これは当てはまりません Archimedes Drive安全最大トルクを大きくする必要がないためです。一例として、当社の DELTA-250 モデルは、最大トルク 250 Nm、最大トルク約 270 Nm で設計されており、ドライブのサイズと重量が向上します。これはシステム全体に影響を及ぼし、より軽量な設計が可能になります。さらに、より軽量なモーターや、より複雑でない安全機能を組み込むこともできます。

まとめ

結論として、 Archimedes Drive は、オーバートルク状況に対する独自のソリューションを提供し、パフォーマンス、効率、寿命の点で他のドライブを上回ります。信頼性が高く、効率的で、耐久性のあるドライブを求めるロボット機械エンジニアにとって、 Archimedes Drive 素晴らしい選択です。本質的なオーバートルク保護は、製造環境の安全性を高めるだけでなく、生産における潜在的なダウンタイムを削減し、最終的には産業用ロボットの寿命を延ばし、エネルギー消費を削減します。