하모닉 드라이브 및 RV 감속기 테스트 벤치: 정밀 백래시, 전송 오류, 및 효율성 검증

Harmonic Drive 및 RV Reducers가 자체 테스트 프로토콜을 요구하는 이유

유성 기어박스와 스퍼 기어 변속기는 상대적으로 거친 테스트를 견딜 수 있습니다.: 토크 인, 토크 아웃, 정격 부하에서의 효율. 하모닉 드라이브 및 RV (벡터 회전) 감속기는 다릅니다. ±30아크초의 전송 오류로 제작된 스트레인 웨이브 기어 장치는 주기적인 양방향 부하에서만 나타나는 감지되지 않은 결함과 함께 배송될 수 있습니다. 이는 정상 상태에서 간단한 전력 손실 측정에는 보이지 않습니다..

협동로봇으로서, 수술용 로봇, 반도체 취급 장비, 항공우주 작동 시스템의 확산, 하모닉드라이브 및 RV 감속기 시장이 빠르게 확대되고 있습니다.. 각 애플리케이션은 각도 오류가 제품 품질을 직접적으로 결정하는 위치 제어 루프에 제로 백래시 기어박스를 배치합니다., 환자 안전, 또는 구조적 무결성. 생산 라인 끝의 테스트 벤치 또는 새로운 공급업체의 자격을 부여하는 테스트 벤치는 현장에서 문제가 발생하기 전에 미크론 수준의 문제를 감지해야 합니다..

이 감속기가 기계적으로 구별되는 이유

• 하모닉 드라이브 (스트레인 웨이브 기어): 유연한 스플라인 (플렉스플라인) 타원형 파동 발생기 베어링에 의해 외부 톱니가 원형 스플라인의 내부 톱니와 직경 방향으로 반대되는 두 지점에서 동시에 맞물리도록 변형됩니다.. 감소율 30:1 에게 320:1 단일 단계에서, 거의 0에 가까운 백래시 — 일반적으로 <1 새로운 상태의 분각. 플렉스플라인은 중요한 피로 구성요소입니다..
• RV 감속기 (사이클로이드 핀휠): 편심 크랭크샤프트를 사용하여 핀 롤러에 대해 하나 또는 두 개의 사이클로이드 디스크를 구동합니다., 그런 다음 캐리어 플레이트를 통해 출력됩니다.. 공통 비율 57:1 에게 192:1. 고부하에서 하모닉 드라이브보다 강함, 낮은 피크 효율, 그러나 무거운 연속 토크에서는 피로 ​​수명이 길어집니다.. 대형 산업용 로봇 관절의 지배자 (어깨, 팔꿈치).
• 스퍼/유성체와의 주요 차이점: 두 가지 유형 모두 하중이 가해질 때 기본적으로 탄력성을 갖고 있습니다. 즉, 하모닉 드라이브의 플렉스플라인이 편향됩니다., RV의 크랭크샤프트 핀 베어링이 압축됨. 이러한 탄력성은 로스트 모션 그리고 비틀림 강성 단순한 기어 효율 맵이 결코 포착하지 못하는 방식으로 부하 의존적입니다..

하모닉 드라이브 및 RV 감속기 핵심 테스트 항목

1. 전송 오류 (그만큼) 매핑

전송 오류는 이상적인 출력 각도 간의 차이입니다. (입력각 ¼ 비율) 실제 출력 각도, 여러 번의 입력 회전에 걸쳐 지속적으로 측정됨. 하모닉 드라이브용, TE는 일반적으로 두 개의 지배적인 고조파를 보여줍니다.: 입력 회전당 하나 (파동발생기 이심률) 입력 2회전당 1회 (플렉스플라인 타원). 사양 제한 범위는 정밀 항공우주 등급의 경우 ±15아크초부터 산업용 등급의 ​​경우 ±120아크초까지입니다..

주요 지표: 피크 대 피크 TE (초), 주요 고조파 진폭, TE 반복성 5 연속적인 사이클.

2. 백래시 및 히스테리시스 측정

진정한 제로 백래시 고조파 드라이브는 무부하 상태에서 입력이 반전될 때 여전히 작은 탄성 히스테리시스를 나타냅니다.: 마모 상태에 따라 출력이 이상적인 각도보다 1~5분만큼 지연됩니다.. 이는 출력을 잠그는 방식으로 측정됩니다., 입력에 ±정격 토크 진동 적용, 결과적인 출력 각도 편차를 히스테리시스 루프로 기록합니다.. RV 감속기는 설계상 일반적으로 3~10분의 백래시를 나타내며 가속 마모 후 최대값으로 지정됩니다..

주요 지표: 각도 히스테리시스 (분각), 무부하 시 백래시 (고조파의 아크초, RV의 분각).

3. 비틀림 강성 대. 부하 곡선

강성이 일정하지 않음: 두 가지 감속기 유형 모두 점진적인 강성 곡선을 보여줍니다. 가벼운 하중에서는 더 낮습니다., 정격 부하에서 더 높음. 테스트는 준정적 토크 스윕을 적용합니다. 0 최고 등급으로 평가, 각 단계에서 출력 각도 기록. 각 부하 수준에서 토크/각도 곡선의 기울기는 Nm/arcmin 단위로 증분 강성을 정의합니다.. 이는 로봇 관절 컨트롤러 튜닝에 중요한 입력입니다..

주요 지표: 뻣뻣함 0%, 25%, 50%, 100% 정격 토크; 최대하중 강성.

4. 무부하 주행 토크 및 항력 손실

두 감속기 유형 모두 상당한 무부하 항력이 있습니다.: 플렉스플라인 예압과 파동 발생기 베어링 마찰로 인한 조화 구동, 크랭크샤프트 베어링 예압의 RV. 드래그 토크는 전체 정격 속도 범위에서 측정되며 온도의 함수로 매핑됩니다. (보통 −20°C ~ +80°C) 냉간 시동 시 윤활 점도가 지배적이기 때문입니다..

주요 지표: 무부하 토크 (Nm) 각 속도 단계마다, 드래그 토크의 온도 계수.

5. 정격 및 최대 부하에서의 효율성

하모닉 드라이브는 비율에 따라 70~90%의 효율성을 달성합니다., 속도, 및 윤활; 무거운 연속 부하에서 RV 감속기 60~75%. 테스트 벤치는 고정밀 토크 변환기를 사용하여 입력 및 출력 토크를 동시에 측정합니다. (보다 낫다 0.05% FS) 순간 효율을 계산합니다.. 백드라이빙 효율성 (출력 중심) 회생 제동 적합성을 평가하기 위해 별도로 특성화됩니다..

주요 지표: 앞으로의 효율성 (%), 백드라이브 효율 (%), 정격 부하에서의 열 정상 상태 온도.

6. 피로 수명 및 가속 마모 테스트

자격 또는 수명 예측 테스트용, 감속기는 규정된 듀티 사이클(일반적으로 50~80% 정격 토크에서 정현파 위치 진동)을 실행하는 반면 전송 오류가 발생합니다., 드래그 토크, 온도는 매일 기록됩니다. 100,000 사이클. IEC 61800 ISO 9283 프레임워크 제공; 대부분의 로봇 OEM은 독점적인 수명 테스트 프로필을 지정합니다.. 하모닉 드라이브의 초기 마모 징후는 TE 진폭의 단조로운 증가와 저속에서 무부하 항력의 증가입니다..

주요 지표: 성장률 (백만 사이클당 아크초), 드래그 토크 증가 (%), 정의된 실패 기준까지의 시간.

고조파 및 RV 감속기를 위한 테스트 벤치 구성

기계적 구성은 출력 샤프트에서 매우 높은 각도 분해능을 수용해야 합니다.: ±1 arcsecond 이상의 정밀 로터리 엔코더가 필요합니다., 기어박스 효율 테스트에 적합한 ±10~30각초 인코더와 비교. 벤치는 일반적으로 연속된 기계 배열(두 개의 동일한 감속기 직렬)을 사용하여 에너지를 기계적으로 닫고 전체 정격 전력을 열로 방출하지 않고 정격 토크에서 지속적인 테스트를 허용합니다.. 서보 모터가 입력을 구동합니다.; 두 번째 서보 또는 기계식 브레이크는 프로그래밍 가능한 토크 설정점에서 출력을 유지합니다..

온도 조절 오일 또는 그리스 순환이 중요합니다.: 하모닉 드라이브는 특히 90°C 이상의 그리스 성능 저하에 민감합니다., 따라서 파동 발생기 베어링의 열 관리는 최고의 계측 요구 사항입니다.. 환경 챔버 통합 (−30°C ~ +120°C) 단일 테스트 실행으로 온도 계수 매핑 가능.

이것이 감속기 자격 프로그램에 미치는 영향

협동로봇 어깨 관절을 위한 새로운 하모닉 드라이브 공급업체 자격을 갖추고 있는지 여부, 반도체 웨이퍼 핸들링 로봇용 RV 감속기 검증, 또는 항공우주 플랩 액츄에이터의 피로 수명 모델 개발, 테스트 벤치의 측정 분해능과 기계적 강성이 데이터 품질을 결정합니다.. 모터 테스트용으로 제작된 기성 동력계 테스트 벤치는 거의 적합하지 않습니다.: 로터리 인코더는 0.1° 분해능을 제공합니다. 전송 오류 매핑에는 3자리 크기가 너무 거칩니다..

특수 제작된 정밀 감속기 테스트 벤치는 입력 및 출력 샤프트 모두에 arcsecond-grade 인코더를 추가합니다., 테스트 중인 각 감속기 모델과 일치하는 강성 특성화 커플링 세트, 오류를 고조파로 분해하고 제조 도면의 공차 영역과 비교하는 자동화된 TE 분석 소프트웨어. 감속기 승인 테스트 프로그램을 구축 중이거나 새로운 공급업체의 제품을 특성화해야 하는 경우, 당사 엔지니어링 팀은 귀하의 비율 범위 및 정확도 요구 사항에 맞는 올바른 벤치 구성을 지정할 수 있습니다.. 엔지니어링 팀에 문의하세요 특정 테스트 요구 사항을 논의하기 위해.