Primeiro, mecanismo de transmissão linear
O mecanismo de transmissão linear comumente usado em robôs industriais pode ser gerado diretamente pelo cilindro ou cilindro hidráulico e pistão, e também pode ser convertido por movimento rotativo usando pinhão e cremalheira, porca de parafuso esférico e outros elementos de transmissão.
1. Guia de junta prismática
A guia de junta prismática pode desempenhar um papel na garantia de precisão de posição e orientação durante o movimento.
Existem cinco tipos de guias de juntas prismáticas: guia de deslizamento comum, guia de deslizamento de pressão dinâmica hidráulica, guia de deslizamento de pressão estática hidráulica, guia flutuante de ar e guia de rolamento.
Atualmente, o quinto tipo de guia rolante é o mais utilizado em robôs industriais. Conforme mostrado na Figura 2-15, a estrutura da guia de rolamento inclusiva é suportada pelo assento de apoio, que pode ser facilmente conectado a qualquer plano. Nesse momento, a luva deve estar aberta e encaixada no aríete, o que não só aumenta a rigidez como também facilita a conexão com outros componentes.
2. Dispositivo de cremalheira e pinhão
No dispositivo de cremalheira e pinhão (Figura 2-16), se a cremalheira estiver fixa, quando a engrenagem gira, o eixo da engrenagem e a placa de arrasto movem-se em linha reta ao longo da direção da cremalheira. Desta forma, o movimento rotacional da engrenagem é convertido no movimento linear da placa de arrasto. A placa de arrasto é suportada por uma haste guia ou trilho guia, e a diferença de retorno do dispositivo é grande.
3, parafuso de esfera e porca
Fusos de esferas são frequentemente usados em robôs industriais por causa de seu baixo atrito e rápida resposta de movimento.
Como muitas esferas são colocadas na ranhura do parafuso da porca do fuso de esferas, o fuso de esferas está sujeito a atrito de rolamento no processo de transmissão e o atrito é pequeno, portanto a eficiência da transmissão é alta e o fenômeno de fluência pode ser eliminado em baixa velocidade. O retrocesso pode ser eliminado aplicando uma certa pré-carga durante a montagem.
Conforme mostrado na Figura 2-17, a esfera na porca do parafuso esférico circula pela ranhura guia de moagem para transferir movimento e potência, e a eficiência de transmissão do fuso esférico pode chegar a 90%.
4, cilindro de pressão de líquido (gás)
Cilindro de líquido (gás) é a energia de pressão de saída da bomba hidráulica (compressor de ar) em energia mecânica, faz movimento recíproco linear do atuador, o uso de cilindro de líquido (gás) pode facilmente alcançar movimento linear. O cilindro de líquido (gás) é composto principalmente de cilindro, tampa do cilindro, pistão, haste do pistão e dispositivo de vedação e outros componentes. O pistão e o cilindro adotam cooperação deslizante de precisão, e o óleo de pressão (ar comprimido) entra de uma extremidade do cilindro de líquido (gás) e empurra o pistão para a outra extremidade do cilindro de líquido (gás), de modo a realizar linear movimento. Ao ajustar a direção e a taxa de fluxo do óleo hidráulico (ar comprimido) no cilindro de líquido (gás), a direção e a velocidade do movimento do cilindro de líquido (gás) podem ser controladas.
Dois, mecanismo de transmissão rotativa
Geralmente, o motor pode gerar movimento de rotação diretamente, mas seu torque de saída é menor que o torque necessário e a velocidade é maior que a velocidade necessária. Portanto, é necessário usar engrenagem, dispositivo de transmissão por correia ou outro mecanismo de transmissão de movimento para converter a velocidade mais alta em uma velocidade mais baixa e obter um torque maior. A transferência e a transformação do movimento devem ser feitas de forma eficiente e sem comprometer as características desejadas do sistema robótico, incluindo precisão de posicionamento, precisão de posicionamento repetido e confiabilidade. A transmissão e conversão de movimento podem ser alcançadas pelos seguintes mecanismos de transmissão.
1. Par de engrenagens
O par de engrenagens pode não apenas transmitir deslocamento angular e velocidade angular, mas também transmitir força e torque. Uma engrenagem é montada no eixo de entrada e a outra engrenagem é montada no eixo de saída. Pode-se obter que o número de dentes da engrenagem é inversamente proporcional à sua velocidade [Equação (2-1)] e a razão entre o torque de saída e o torque de entrada é igual à razão entre os dentes de saída e os dentes de entrada [ Equação (2-2)].
2. Dispositivo de transmissão por correia síncrona
Em robôs industriais, a transmissão por correia síncrona é usada principalmente para transferir o movimento entre eixos paralelos. A superfície de contato da correia transportadora síncrona e polia é feita de forma de dente correspondente, e a energia é transferida por engrenamento. O passo dos dentes é denotado pelo passo circular t ao envolver a polia.
Onde: n1 velocidade da roda principal (r/min); n2 é a velocidade passiva da roda (r/min); z1 número de dentes da roda principal; z2 é o número de dentes passivos da roda.
As vantagens da transmissão por correia síncrona: sem transmissão deslizante, taxa de transmissão precisa, transmissão estável; Ampla gama de relação de velocidade; Tensão inicial pequena; Eixo e rolamento não são fáceis de sobrecarregar. No entanto, os requisitos de fabricação e instalação deste mecanismo de transmissão são rígidos e os requisitos de material da correia também são maiores, portanto, o custo é maior. A transmissão por correia síncrona é adequada para a transmissão entre o motor e o redutor de alta taxa de redução.
3. Engrenagem harmônica
Atualmente, 60% a 70% das juntas rotativas dos robôs industriais são acionadas por engrenagens harmônicas.
O acionamento por engrenagem harmônica consiste em três partes principais: engrenagem rígida, gerador harmônico e engrenagem flexível.
Ao trabalhar, a engrenagem rígida 6 é fixa e todos os dentes são distribuídos na circunferência, e a engrenagem flexível 5 com anel externo 2 gira ao longo do anel interno 3 da engrenagem rígida. A engrenagem flexível tem dois dentes a menos que a engrenagem rígida, então a engrenagem flexível gira o ângulo correspondente dos dois dentes na direção oposta ao longo de cada revolução da engrenagem rígida.
O gerador harmônico 4 tem um perfil oval, e a esfera montada nele é usada para suportar a engrenagem flexível, e o gerador harmônico aciona a engrenagem flexível para girar e causar deformação plástica. Ao girar, apenas alguns dentes da extremidade elíptica da engrenagem flexível são engatados na engrenagem rígida e somente assim a engrenagem flexível pode girar livremente em um determinado ângulo em relação à engrenagem rígida. Normalmente, a engrenagem rígida é fixa, o gerador harmônico é usado como entrada e a engrenagem flexível é conectada ao eixo de saída.
Onde: z1 é o número de dentes da engrenagem flexível; z2 é o número de dentes da engrenagem rígida. Supondo que a engrenagem rígida tenha 100 dentes e a engrenagem flexível tenha dois dentes a menos que ela, quando o gerador harmônico gira 50 voltas, a engrenagem flexível gira 1 volta, de modo que a relação de redução de 1:50 pode ser obtida tomando apenas um pequeno espaço. Normalmente, o gerador harmônico é instalado no eixo de entrada e a engrenagem flexível é instalada no eixo de saída para obter uma grande relação de redução de engrenagem.
4, redutor de acionamento de roda de pino ciclóide
A transmissão cata-vento ciclóide é um novo tipo de modo de transmissão desenvolvido com base na transmissão de pêndulo de agulha. Na década de 1980, o Japão desenvolveu um redutor de transmissão cata-vento ciclóide para articulações robóticas. A Figura 2-21 mostra um diagrama simplificado da transmissão do cata-vento ciclóide.
Consiste em mecanismo de redução planetária de engrenagem cilíndrica envolvente e mecanismo de redução planetária de cata-vento ciclóide. A roda planetária envolvente 6 está conectada com o eixo de manivela 5 como uma entrada para a parte de transmissão do cata-vento cicloidal.
Se a roda central envolvente 7 gira no sentido horário, então a engrenagem planetária envolvente gira no sentido anti-horário ao mesmo tempo e aciona a roda ciclóide em movimento planar através do eixo da manivela. Neste momento, a roda ciclóide é restringida pela roda de agulhas com a qual está engatada, e seu eixo gira em torno do eixo da roda de agulhas enquanto também gira na direção oposta, ou seja, no sentido horário. Ao mesmo tempo, ele empurra o mecanismo de saída da estrutura planetária no sentido horário através do virabrequim.