Kontrol Altında Sürtünme

Sürtünme, mekanik gövdelerin veya mekanik ortamların temasında her zaman mevcut olan mekanik bir olgudur . Konum servo kontrolündeki mekanik sürtünme, ilgili ve ciddi istenmeyen doğrusal olmayan fiziksel özelliği temsil eder .

Sürtünmeden  bahsederken iki tür sürtünmeyi ayırmamız gerekir: Hızdan bağımsız Coulomb sürtünmesi ve vücut hareketine karşı direnç olarak Viskoz sürtünmesi  . Hız ne kadar yüksek olursa viskoz sürtünme de o kadar yüksek olur ve cismin hareket ettiği ortamın viskozitesi ne kadar yüksek olursa viskoz sürtünme de o kadar yüksek olur .

Basitlik nedeniyle:

Giriş milinde gösterilen veya ölçülen başlangıç ​​torku, tüm dahili Coulomb sürtünme kaynaklarından gelen bir Coulomb torkudur. Başlangıç ​​torku, giriş miline indirgenmiş genel Coulomb sürtünmesidir.

Giriş milinin dönüşü sırasında üzerinde gösterilen viskoz sürtünme torku , redüksiyon dişlisinin içindeki tüm dahili viskoz sürtünme kaynaklarından gelen viskoz bir torktur. Ayrıca daha önce olduğu gibi, her zaman toplam viskoz sürtünmeyi giriş miline indirgeyerek hesaplıyoruz.

Resim 1: Basitleştirilmiş fiziksel dişli modeli

Yukarıdaki basitleştirilmiş fiziksel model, burulma sertliği, iç sürtünme ve dişlinin istenen konumlandırma hassasiyetine ulaşma yeteneği arasındaki ilişkiyi açıklar. Disk, kavisli çenelere göre konumlandırılacak nesneyi temsil eder. Disk yay ile birlikte konumlandırılmıştır; burulma sertliği Ct, redüksiyon dişlisinin burulma sertliğini temsil eder. Mc, dişli çıkışına indirgenmiş redüksiyon dişlisinin toplam iç Coulomb sürtünmesidir.

Yukarıdaki modelde Mc, kavisli çeneler ve konumlandırılmış eleman arasındaki sürtünmenin ürettiği sürtünme torku Mt ile temsil edilir.

 Hassas konumlandırma sırasında görev, disk üzerindeki işaretin yay çenesindeki işaretin tam tersi olacak şekilde diski, burulma yayı aracılığıyla başlangıç ​​konumundan belirli bir açı kadar döndürmektir . Ark çenesi ve diskin teması yoksa sürtünme torku oluşmaz ve görev kolayca yerine getirilir. Ancak diski çenelerle perçinlediğimizde sürtünme torku Mt ortaya çıkıyor ve ardından hassas konumlandırma görevi hiç imkansız olmasa da çok daha zor hale geliyor.

Bu nedenle konumlandırma hatası Δ ϕ =Mt/Ct olarak tanımlanabilir .

Redüksiyon dişlisinin açısal histerezis kaybı H , 2 Δ ϕ'ye eşittir , yani H= 2 Δ ϕ . Ancak bu konumlandırmadaki en küçük hatadır, değişen hız ve viskoz sürtünme ile sürtünmedeki değişimi de eklersek  konumlandırma hatası çok daha büyük olur.

Hassas uygulama için gerekli olan sürtünmenin mümkün olduğu kadar düşük olmasıdır ve G serisi redüktörlerle bunu hedefliyoruz.

TwinSpin® G serisinin avantajları

TwinSpin® T, E ve H serisi ile TwinSpin® G serisi tasarımı arasındaki temel fark, yeni ana yatak tasarımıdır. Temel teknik özellik, ana yatağın redüksiyon mekanizmasından ayrılmasında yatmaktadır.

Bundan aşağıdaki faydalar elde edilir:

Sürtünme kontrol altında

Düşük histerezis

100 mm'nin altındaki küçük redüktörler için Kayıp hareketin düşük ayarı

Ana yatakta son derece düşük salgılar

Verilen redüktör boyutunda en yüksek devrilme sertliği

Resim 2: G Serisi redüktör ana yatağı

Hareket kaybı

Önceki nesil küçük dişlilerin dış çapı 60-100 mm aralığındayken, Lost Motion kurulumunun üst değeri tasarım kısıtlamalarından dolayı 1,5 Arcmin'e kadar çıkıyordu. G serisinin amacı, küçük redüktörlerde 1 Arcmin'in çok altında Kayıp hareketi elde etmek ve aynı zamanda genellikle çelişkili bir görev olan dişli içindeki iç sürtünmeyi eskisinden çok daha düşük tutmaktı.

Histerezis

Histerezis genel olarak hassas konum kontrolünde istenmeyen bir olgudur. G serisi hassas dişlilerle, konumlandırma belirsizliğini etkileyen ana özelliklerden biri olan Histerezisi önemli ölçüde azaltmaya çalıştık. Küçük boyutlu redüksiyon dişlileri sürtünmeye karşı çok hassastır, buna rağmen hedefimiz Histerezis değerini 1 Arcmin'in altında tutmaktı. Sürtünme histerezi doğrudan etkilediği için sürtünmeyi kontrol altında ve mümkün olduğu kadar düşük tutarak histereziyi örtülü olarak mümkün olan en düşük değerlerde tutuyoruz.

Resim 3: Kayıp hareket ve Histerezis tanımı

Yüksüz başlatma torku

Yüksüz başlatma torku, çıkışa herhangi bir yük uygulanmaması durumunda giriş milinin dönüşünü başlatmak için gereken yarı statik bir torktur. G serisi redüktörler, benzer boyut ve orana sahip eski T ve E serisi redüktörlerle karşılaştırıldığında yüksüz başlatma torkunda %30-40 oranında bir azalma gösterir.

Eğim sertliği

Eğim sertliği - çıkış flanşına uygulanan devrilme momentine direnen çıkış yatağının bir özelliği olarak ifade edilebilir . Basitçe söyleyebiliriz ki, çıkış flanşında 1 Arcmin açı sapmasına neden olacak devrilme momentinin büyüklüğüdür. TwinSpin® G redüktörleri, devrilme momentini, radyal ve eksenel kuvvetleri destekleyebilen entegre radyal-eksenel yatağa sahiptir. Örneğin tıbbi, optik ve takım tezgahı uygulamaları gibi yüksek hassasiyetli uygulamalarda, tahrik edilen sistemin, doğrudan redüksiyon dişlisine entegre edilen ekstra sert ve hassas bir radyal-eksenel yatakla desteklenmesi önemlidir. G serisiyle, eski T, E ve H serilerine kıyasla devrilme sertliğinde %50'den fazla artış sağlayan yeni bir ana yatak tasarımı sunduk.

Resim 4: Eğilme sertliği ölçümü – boyut TS185 G

Ölçülen sertlik Mtave =  1 399,32 Nm/Arcmin

Sağlam ve rijit ana yatak, ayrıca transmisyon mekanizması için stabil ve hassas destek sağlar ve dişlinin devrilme momenti nedeniyle aşırı yüklenmesi durumunda bile dahili transmisyon bileşenleri etkilenmez veya hasar görmez ve redüktör hassas özelliklerini korur.   

İsteğe bağlı yüksek hassasiyetli ana yatak

YRT rulmana benzer yeni ana rulman konsepti, çıkış rulmanının yüksek hassasiyetinde daha fazla fayda sağlar. Aşağıdaki resimde T1 ve Z1 parametreleriyle gösterilen ana yatağın radyal ve eksenel salgısının tipik değerleri 5-7 mikrometre civarındadır. Özel isteklerde 3 mikrometreye kadar daha küçük salgılara sahip redüktörler de yapılabilmektedir.

Resim 5: Ana yatağın salgı parametreleri

Dişli aşırı yükü

TwinSpin® G serisi, redüktörün herhangi bir parçasının redüktörden ayrılması riski olmadan aşırı derecede aşırı yüklenebilir. Aşırı yük riski Nominal Tork veya Nominal Bükülme Momentinin 10 katından daha yüksek olsa bile, G serisi redüktör bu kadar ağır koşullar altında bile parçalanmayacaktır. Bu, örneğin tıbbi cihazlar gibi çok yüksek güvenlik faktörünün gerekli olduğu uygulamalarda önemlidir.

Konumlandırma doğruluğu ve tekrarlanabilirlik

Biraz basitleştirerek konumlandırma doğruluğunun doğru konuma ulaşma yeteneği olduğunu, tekrarlanabilirliğin ise aynı hareket her yapıldığında doğru konuma ulaşabilmek olduğunu söyleyebiliriz. 

G serisi, eski TwinSpin® serisiyle karşılaştırıldığında konumlandırma tekrarlanabilirliği açısından daha iyi sonuçlar verir. Aşağıdaki resimde TS 155G boyutunda 109 oranlı bir lazer interferometre ile maksimum 2 000 rpm hızda ölçülen bir ölçüm görülmektedir. Bu durumda değerlendirme ISO 230-2 2014 standardına göre yapılmıştır .

Resim 6: Doğruluk ve tekrarlanabilirlik ölçümü

G serimizle ilgili teknik bilgileri ilgi çekici buluyorsanız ve daha fazla sorunuz varsa, sales@spinea.com adresinden satış departmanımızla iletişime geçmekten çekinmeyin .  Uzmanlarımız mükemmel hassas uygulamalarınızı tasarlamanız için gerekli daha fazla ayrıntıyı size sağlamaktan mutluluk duyacaktır.