Ten/Tá/Tocykloidálny redukčný ventil PEEKje cykloidné redukčné zariadenie s ozubeným kolesom, ktorého jadrom je kompozitný materiál PEEK. Kombinuje vysokú únosnosť cykloidného prevodu s nízkou hmotnosťou materiálu PEEK. Nasledujúce podrobnosti sa týkajú konštrukčného princípu, materiálových výhod, výkonnostných parametrov a scenárov použitia:
1. Štrukturálny princíp
Cykloidný reduktor PEEK využíva jednostupňovú cykloidnú prevodovú štruktúru s veterníkom: pozostáva z excentrického vstupného hriadeľa, dvoch cykloidných kolies PEEK s fázovým posunom 180°, oceľového telesa prevodového čapu a výstupného mechanizmu. Keď sa vstupný hriadeľ otáča, excentrické puzdro poháňa cykloidné koleso a vykonáva planetárny pohyb. Profil zubov cykloidného kolesa zaberá so zubami čapu na telese prevodového čapu a prenáša pohyb a výkon cez výstupný hriadeľ. Hlavná inovácia spočíva v použití vstrekovania PEEK so 40 % uhlíkovými vláknami vystuženého cykloidného kolesa a kompozitnej štruktúry PEEK-kov pre čap prevodového čapu, čím sa dosahuje nízka hmotnosť a samomazanie komponentov prevodovky.
2. Výhody materiálu
Ľahká konštrukcia: Hustota cykloidného reduktora PEEK je iba 1,45 g/cm³, čo znižuje hmotnosť o 50 % – 60 % v porovnaní s oceľovými cykloidnými kolesami a celkovú hmotnosť znižuje o viac ako 35 %, čo je obzvlášť vhodné pre robotické kĺby s citlivými požiadavkami na zaťaženie;
Húževnatosť: Povrchová tvrdosť materiálu PEEK dosahuje tvrdosť podľa Rockwella R120, v kombinácii s výstužou z uhlíkových vlákien je miera opotrebovania povrchu zubov iba 1/5 opotrebovania ocele. Stále si môže udržať dlhodobú prevádzku bez mazania aj za podmienok vysokej teploty.
Prispôsobivosť teplote: Cykloidný reduktor PEEK môže stabilne pracovať v širokom teplotnom rozsahu -50℃na 200℃, s teplotou tepelnej deformácie až 343℃, ktoré spĺňajú požiadavky priemyselného prostredia s vysokými teplotami.
3. Základné výkonnostné parametre
Redukčný pomer: 8:1 až 100:1 (jednostupňový), podporuje dvojstupňové sériové zapojenie na dosiahnutie vyšších redukčných pomerov
Menovitý krútiaci moment: 10 až 200 N・m (zodpovedajúce modely BX-25 až BX-100)
Presnosť prenosu: Spätná vôľa≤3 oblúkové minúty, účinnosť prenosu 95 % (za menovitých podmienok)
Index životnosti: Únavová životnosť pri menovitom zaťažení > 8000 hodín, únosnosť pri náraze je 3-násobkom menovitého krútiaceho momentu
4. Typické scenáre použitia
Kĺby humanoidných robotov: Možno ich prispôsobiť motorom s výkonom 50 W až 5 kW. Vďaka kompozitnej štruktúre vnútorného a vonkajšieho hriadeľa sa môže znížiť hmotnosť o 33 % a hustota krútiaceho momentu sa zvýši o 50 %, čo je vhodné pre zložité pohybové scenáre, ako sú prsty a kolenné kĺby, ktoré vyžadujú pevnosť aj flexibilitu.
Pomocné komponenty priemyselných robotov: Pre ľahko zaťažené zápästné kĺby priemyselných robotov alebo ďalšie výkonné moduly, ktoré vyžadujú časté spúšťanie a zastavovanie a flexibilné otáčanie, môže použitie cykloidných reduktorov PEEK znížiť hmotnosť nejadrových častí prevodovky a skrátiť prestoje z dôvodu údržby vďaka svojej odolnosti voči únave materiálu.
V. Použitie materiálov pre kľúčové komponenty
Špirálové kužeľové koleso: Špirálové kužeľové koleso je hlavnou prevodovou súčasťou špirálového kužeľového reduktora z PEEK. Použitie PEEK alebo PEEK vystuženého uhlíkovými vláknami na výrobu špirálového kužeľového kolesa môže výrazne znížiť hmotnosť a zároveň zachovať presnosť prevodu. Podľa verejne dostupných informácií má ľahký špirálový kužeľový reduktor z PEEK, ktorý predstavila spoločnosť Komei Innovation, špirálové kužeľové koleso, ktoré vďaka inovácii materiálu zvyšuje odolnosť reduktora voči nárazu o 200 % pri hmotnosti 1,62 kg, čím spĺňa požiadavky humanoidných robotov na vysoké zaťaženie. Zároveň odolnosť PEEK proti únave pomáha predĺžiť životnosť špirálového kužeľového kolesa pri vysokofrekvenčnom a striedavom zaťažení.
Čapové zuby: Čapové zuby sa priamo dotýkajú povrchu zuba špirálového kužeľového ozubeného kolesa a vyžadujú si dobrú odolnosť proti opotrebovaniu. Použitie čapových zubov z kompozitného materiálu na báze PEEK alebo kovových čapových zubov s povlakom PEEK môže využiť nízky koeficient trenia PEEK na zníženie trenia a opotrebenia na povrchu zuba, čo môže znížiť závislosť od mazania alebo umožniť jednoduchšie mazacie schémy. Okrem toho, jeho elastická vlastnosť môže tlmiť vplyv záberu a znížiť prevádzkový hluk.
Nosné a tesniace komponenty: Koncový kryt, nosný krúžok a ďalšie konštrukčné komponenty reduktora sú vyrobené z materiálu PEEK, ktorý môže znížiť hmotnosť častí, ktoré nepatria k prevodovému jadru, a dosiahnuť celkovú nízku hmotnosť. Tesnenia vyrobené z PEEK dokážu vďaka svojim výhodám odolnosti voči vysokým teplotám a chemickej korózii zabrániť úniku mazacieho oleja vo vnútri reduktora a odolávať erózii v náročných vonkajších prostrediach, čo je vhodné pre aplikácie pod vodou, pri vysokých teplotách a v iných špeciálnych scenároch pre robotické aplikácie.
Výhody v porovnaní s tradičnými špirálovými kužeľovými reduktormi z PEEK
Vynikajúci ľahký výkon: Hustota PEEK je približne 1,32 g/cm³, čo je oveľa menej ako u bežne používaných kovových materiálov. Použitie PEEK na výrobu niektorých častí môže výrazne znížiť hmotnosť reduktora, znížiť zaťaženie kĺbov robota, zlepšiť flexibilitu pohybu a účinnosť využitia energie, čo má veľký význam pre humanoidné roboty, ktoré sa usilujú o vysoký stupeň voľnosti a dlhú výdrž batérie.
Optimalizovaná kontrola hluku: Vďaka určitej elasticite a samomazacím vlastnostiam PEEK dokáže cykloidný reduktor PEEK účinne tlmiť vibrácie generované záberom špirálového kužeľového ozubeného kolesa a čapu, čím sa znižuje hluk a uľahčuje sa použitie robotov v situáciách, ako sú laboratóriá a lekárske prostredia, ktoré sú citlivé na hluk.
Zvýšená prispôsobivosť prostrediu: PEEK má vynikajúcu chemickú odolnosť a široký teplotný rozsah použitia. V zložitých scenároch, kde sú tradičné kovové reduktory náchylné na zlyhanie v dôsledku vysokých teplôt a rizika chemickej korózie, môžu reduktory na báze komponentov PEEK fungovať stabilne dlhšiu dobu.
Hlavné scenáre aplikácií
Kĺby humanoidných robotov: Jednostupňový redukčný pomer špirálového kužeľového reduktora z PEEK môže dosiahnuť 87 a dvojstupňový môže dokonca prekročiť 3000. Cykloidný reduktor z PEEK má vysoké zaťaženie a vysokú presnosť. Ľahká verzia z PEEK je vhodná pre kĺby, ako sú pás a boky, a dolné končatiny humanoidných robotov, ktoré vyžadujú pevnosť aj citlivosť na hmotnosť. Podľa výskumu spoločnosti Guoxin Securities môže použitie zodpovedajúceho reduktora pre kĺby dolných končatín znížiť hmotnosť o 18 % a zlepšiť presnosť ovládania približne 3-krát.
Špeciálne roboty: Pri použití v špeciálnych robotoch, ako je napríklad letecký prieskum a hlbokomorský výskum, môže nízka hmotnosť znížiť náklady na dopravu a energiu a vynikajúca environmentálna tolerancia môže zabezpečiť spoľahlivú prevádzku reduktora v zložitých teplotných a vlhkostných podmienkach a v prítomnosti chemických korozívnych látok.
