TheCikloidni reduktor PEEKje cikloidna zobniška redukcijska naprava s kompozitnim materialom PEEK kot osrednjo komponento prenosa. Združuje visoko nosilnost cikloidnega prenosa z lahkotnostjo materiala PEEK. Navedene so naslednje podrobnosti glede strukturnega principa, prednosti materiala, parametrov delovanja in scenarijev uporabe:
1. Strukturno načelo
Cikloidni reduktor PEEK uporablja enostopenjsko cikloidno zobniško prenosno strukturo: sestavljeno iz ekscentrične vhodne gredi, dveh cikloidnih koles PEEK s fazno razliko 180°, jeklenega ohišja zobnika in izhodnega mehanizma. Ko se vhodna gred vrti, ekscentrična puša poganja cikloidno kolo in izvaja planetarno gibanje. Profil zob cikloidnega kolesa se ujema z zobmi zatiča na ohišju zobnika in prenaša gibanje in moč skozi izhodno gred. Osrednja inovacija je uporaba brizganja PEEK, ojačanega s 40 % ogljikovimi vlakni, za cikloidno kolo in kompozitne strukture PEEK-kovina za zatič zobnika, kar zagotavlja lahkotnost in samomazljivost komponent menjalnika.
2. Materialne prednosti
Lahka zasnova: Gostota cikloidnega reduktorja PEEK je le 1,45 g/cm³, kar zmanjša težo za 50–60 % v primerjavi z jeklenimi cikloidnimi kolesi in zmanjša skupno težo za več kot 35 %, kar je še posebej primerno za robotske spoje z občutljivimi zahtevami glede obremenitve;
Žilavost: Površinska trdota materiala PEEK doseže Rockwellovo trdoto R120, v kombinaciji z ojačitvijo iz ogljikovih vlaken pa je stopnja obrabe površine zob le 1/5 stopnje obrabe jekla. Še vedno lahko vzdržuje dolgotrajno delovanje brez mazanja pri visokih temperaturah;
Temperaturna prilagodljivost: cikloidni reduktor PEEK lahko stabilno deluje v širokem temperaturnem območju -50℃do 200℃, s temperaturo toplotne deformacije do 343℃, ki izpolnjuje zahteve visokotemperaturnih industrijskih okolij.
3. Osnovni parametri delovanja
Redukcijsko razmerje: od 8:1 do 100:1 (enostopenjsko), podpira dvostopenjsko serijsko povezavo za doseganje višjih redukcijskih razmerij
Nazivni navor: 10 do 200 N・m (ustrezni modeli BX-25 do BX-100)
Natančnost prenosa: Povratna razdalja≤3 ločne minute, učinkovitost prenosa 95 % (pri nazivnih pogojih)
Indeks življenjske dobe: Utrujajoča življenjska doba pri nazivni obremenitvi > 8000 ur, nosilnost udarca je 3-krat večja od nazivnega navora
4. Tipični scenariji uporabe
Humanoidni robotski sklepi: Prilagodijo se lahko motorjem od 50 W do 5 kW. Z notranjo in zunanjo kompozitno strukturo gredi lahko zmanjšajo težo za 33 %, gostota navora pa se poveča za 50 %, kar je primerno za kompleksne scenarije gibanja, kot so sklepi prstov in kolen, ki zahtevajo tako moč kot gibljivost.
Pomožne komponente industrijskih robotov: Za lahko obremenjene zapestne spoje industrijskih robotov ali dodatne izvedbene module, ki zahtevajo pogost zagon in zaustavitev ter fleksibilno obračanje, lahko uporaba cikloidnih reduktorjev PEEK zmanjša težo neosnovnih delov menjalnika in skrajša čas izpada zaradi odpornosti na utrujenost.
V. Uporaba materialov za ključne komponente
Spiralni stožčasti zobnik: Spiralni stožčasti zobnik je osrednja komponenta prenosa spiralnega stožčastega reduktorja PEEK. Uporaba PEEK ali PEEK, ojačanega z ogljikovimi vlakni, za izdelavo spiralnega stožčastega zobnika lahko znatno zmanjša težo, hkrati pa ohrani natančnost prenosa. Glede na javno objavljene informacije ima lahki spiralni stožčasti reduktor PEEK, ki ga je predstavilo podjetje Komei Innovation, spiralni stožčasti zobnik, ki s pomočjo inovacij materialov poveča odpornost reduktorja na udarce za 200 % pri teži 1,62 kg, kar izpolnjuje zahteve humanoidnih robotov glede visokih obremenitev. Hkrati odpornost PEEK proti utrujenosti pomaga podaljšati življenjsko dobo spiralnega stožčastega zobnika pri visokofrekvenčnih in izmeničnih obremenitvah.
Zobje zatiča: Zobje zatiča se neposredno dotikajo zobne površine spiralnega stožčastega zobnika in zahtevajo dobro odpornost proti obrabi. Uporaba zob zatiča iz kompozitnega materiala na osnovi PEEK ali kovinskih zob zatiča s prevleko PEEK lahko izkoristi nizek koeficient trenja PEEK za zmanjšanje trenja in obrabe na zobni površini, kar lahko zmanjša odvisnost od mazanja ali omogoči enostavnejše sheme mazanja. Poleg tega lahko njegova elastična lastnost ublaži vpliv prijemanja in zmanjša hrup delovanja.
Nosilne in tesnilne komponente: Končni pokrov, podporni obroč in druge strukturne komponente reduktorja so izdelane iz materiala PEEK, kar lahko zmanjša težo delov, ki niso del menjalnika, in doseže splošno lahko težo. Tesnila iz PEEK lahko s svojimi prednostmi odpornosti na visoke temperature in kemične korozije preprečijo puščanje mazalnega olja v reduktorju in se uprejo eroziji v zahtevnih zunanjih okoljih, zaradi česar so primerna za podvodne, visokotemperaturne in druge posebne scenarije za robotske aplikacije.
Prednosti v primerjavi s tradicionalnimi spiralnimi stožčastimi reduktorji iz PEEK
Izjemna lahka teža: Gostota PEEK-a je približno 1,32 g/cm³, kar je precej manj kot pri običajno uporabljenih kovinskih materialih. Uporaba PEEK-a za izdelavo nekaterih delov lahko znatno zmanjša težo reduktorja, zmanjša obremenitev robotskih sklepov, izboljša fleksibilnost gibanja in učinkovitost izrabe energije, kar je zelo pomembno za humanoidne robote, ki si prizadevajo za visoko stopnjo svobode in dolgo življenjsko dobo baterije.
Optimiziran nadzor hrupa: Zaradi določene elastičnosti in lastnosti samomazanja PEEK lahko cikloidni reduktor PEEK učinkovito blaži vibracije, ki jih povzroča zatikanje spiralnega stožčastega zobnika in zobnika, s čimer zmanjša hrup in olajša uporabo robotov v scenarijih, kot so laboratoriji in medicinska okolja, ki so občutljiva na hrup.
Izboljšana prilagodljivost okolju: PEEK ima odlično kemično odpornost in široko temperaturno območje uporabe. V kompleksnih scenarijih, kjer so tradicionalni kovinski reduktorji nagnjeni k odpovedi zaradi visokih temperatur in tveganja kemične korozije, lahko reduktorji na osnovi komponent PEEK stabilno delujejo dlje časa.
Glavni scenariji uporabe
Humanoidni robotski sklepi: Enostopenjsko redukcijsko razmerje spiralnega stožčastega reduktorja PEEK lahko doseže 87, dvostopenjski pa lahko celo preseže 3000. Cikloidni reduktor PEEK ima visoko obremenitev in visoko natančnost. Lahka različica PEEK je primerna za sklepe, kot so pas in boki, ter za spodnje okončine humanoidnih robotov, ki zahtevajo tako moč kot občutljivost na težo. Glede na raziskavo podjetja Guoxin Securities lahko uporaba ustreznega reduktorja za sklepe spodnjih okončin zmanjša težo za 18 % in izboljša natančnost krmiljenja za približno 3-krat.
Posebni roboti: Pri uporabi v posebnih robotih, kot so vesoljske in morske raziskave, lahko lahka teža zmanjša stroške prevoza in energije, odlična okoljska toleranca pa zagotavlja zanesljivo delovanje reduktorja v kompleksnih temperaturnih in vlažnih pogojih ter prisotnosti kemičnih korozivnih snovi.
