Sercem silnika jest zespół blaszek, które łączą wirnik i stojan. Na rys. 50 pokazano
przykład takiej blaszki. Z rysunku wynika, że cienki obrączkowy wirnik jest zamontowany
między dwoma koncentrycznymi stojanami. Oba stojany oddziałują na wirnik i wytwarzają
wzmocniony moment obrotowy. Duża liczba zębów magnetycznych wirnika i dwa stojany
powodują wytwarzanie dużej wartości momentu obrotowego.
Trójfazowe pole magnetyczne jest wytwarzane przez 36 zezwojów dwóch uzwojeń
stojanów (18 zezwojów na każdy z dwóch stojanów), Każdy ze stojanów ma 150 zębów, wirnik
zaś działa jak biegun silnika elektrycznego. Moment obrotowy jest wytwarzany przez
sekwencyjne wzbudzanie zezwojów tych 12 biegunów. Dla jednego obrotu wirnika występuje
150 zmiennych cykli, które dają przełożenie 150:1, co koresponduje ze wzmocnieniem
momentu obrotowego elektromechanicznego.
Należy zauważyć, że zastosowane w tym rozwiązaniu konstrukcyjnym umieszczenie
wirnika między dwoma stojanami umożliwia uzyskanie takich samych parametrów
znamionowych, jakie miałby konwencjonalny silnik elektryczny z 300 biegunami lub 900
zezwojami uzwojenia stojana. Inną zaletą umieszczenia wirnika między dwoma stojanami jest
skrócenie drogi przepływu strumienia magnetycznego.
5. Mechanizmy przekazywania ruchu stosowane w robotach
Mechanizmy przekazywania ruchu służą do transmisji ruchu silnika (silników) do
członów otwartego łańcucha kinematycznego manipulatora lub robota zawierającego pary
kinematyczne - obrotowe lub postępowe.
W niektórych przypadkach, kiedy mamy do czynienia z zamkniętymi łańcuchami, np.
mechanizm pantografu, człony poruszają się jednocześnie i mechanizmy przekazywania napędu
są lokowane w inny sposób.
Należy zdawać sobie sprawę, że przy przekazywaniu ruchu, ze względu na luzy w parach,
tarcie, podatność, obciążenia, występują zjawiska dynamiczne (drgania), które wpływają
niekorzystnie na pozycjonowanie chwytaka. Stąd rozmieszczenie siłowników oraz różnych
przekładni powinno być takie, aby zmniejszyć niekorzystny wpływ zjawisk dynamicznych i
statycznych.
5.1. Przekładnie pasowe
50
Ten rodzaj przekładni służy do przekazywania ruchu obrotowego między równoległymi
wałami, jak również do zamiany ruchu obrotowego na ruch postępowy i odwrotnie. Wadami
takiego mechanizmu przenoszenia ruchu są poślizgi pasa na kole pasowym. Aby wyeliminować
taki poślizg, stosuje się w ostatnim okresie napęd za pomocą paska zębatego. Przekładnia
pokazana na rys. 51 znalazła szerokie zastosowanie dzięki cichej pracy i wysokiej
sprawności.
Rys. 51. Przekładnia z paskiem zębatym
Rys. 52. Przykład zastosowania przekładni z paskami zębatymi – dwunożna maszyna krocząca
5.2. Przekładnie łańcuchowe (rys. 53)
51
a) b)
Rys. 53. Przekładnia łańcuchowa i jej zastosowania: a) odmiana rolkowa;
b) napęd robota Motoman firmy YASUKAWA
Kolejnym mechanizmem przekazywania ruchu jest przekładnia łańcuchowa pokazana na
rys. 53 po lewej. Pracuje ona poprawnie przy niewielkich wartościach prędkości, dlatego jest
lokowana pomiędzy członami. Na rysunku po prawej pokazano przykład zastosowania
przekładni łańcuchowej do napędu robota typu Motoman (firmy YASUKAWA).
5.3. Przekładnie śrubowe i zębatkowe
Te dwa sposoby przenoszenia ruchu, a mianowicie mechanizmy śrubowe i zębatkowe, są
równoważne. W obu tych mechanizmach poza przekazywaniem ruchu dokonuje się również
redukcja prędkości obrotowej.
52
a) c)
b)
Rys. 54. Napęd śrubowo toczny: a) widok ogólny; b) model;
c) napęd śrubowo toczny (TRANSROLL)
Należy podkreślić, że przekładnia śrubowa z długą śrubą jest bardzo wrażliwa na
drgania poprzeczne. Przez odpowiednie ulokowanie tej przekładni na robocie można uzyskać
zwiększenie przełożenia oraz sztywności połączenia. Dołączenie rolek lub igieł między śrubą
a nakrętką polepsza własności tej przekładni.
Rys. 55. Napęd zębatkowy do przenoszenia obciążenia o masie M
53
Na rys. 55 pokazano schemat napędu zębatkowego do przenoszenia obciążenia o masie
M. Przełożenie w takim układzie jest określone zależnością
x = 2
π
r
Θ
Z równania wynika, że przemieszczenie liniowe x na wyjściu jest proporcjonalne do
liczby obrotów wału
Θ
na wejściu ze stałą proporcjonalności zależną od własności kółka
zębatego. Wartość momentu bezwładności masy M określa się zależnością
I = Mr
2
5.4. Przekładnie falowe
Duże prędkości kątowe silników prądu stałego wymagają stosowania przekładni
redukcyjnych o dużym przełożeniu. W przypadku gdy silniki znajdują się w „stawach"
łączących ramiona manipulatora przekładnie te muszą mieć małe rozmiary i masę. Właściwości
takie mają przekładnie falowe.
a) b)
Rys. 56. Schematy dwóch przekładni falowych: a) z dwiema rolkami; b) z trzema rolkami
Schematy dwóch przekładni falowych przedstawiono na rys. 56. W przekładniach tych
koło zewnętrzne o liczbie zębów z
1
jest sztywne, a koło wewnętrzne o liczbie zębów z
2
, nieco
mniejszej niż z
1
, jest elastyczne. Wewnątrz elastycznego koła wewnętrznego znajduje się
obracający się wodzik, zwany generatorem fali z dwoma, lub trzema obracającymi się
rolkami dociskającymi koło wewnętrzne do zewnętrznego. Przekładnia z dwurolkowym ge-
neratorem fali nazywa się przekładnią dwufalową, przekładnia z trójrolkowym generatorem
fali – przekładnią trójfalową. Redukcja prędkości uzyskana w wymienionych przekładniach
jest równa z
2
/(z
1
-z
2
). Przekładnie falowe mają następujące zalety:
54
możliwość uzyskania bardzo dużej redukcji prędkości kątowej dla jed
nego stopnia redukcji (ok. 10
5
) przy małym ciężarze i małych rozmiarach
przekładni;
z powodu małej różnicy liczby zębów z
1
i z
2
równocześnie może pracować
1/4 lub więcej całkowitej liczby zębów, wskutek czego przekładnia ta ma
bardzo korzystny stosunek przenoszonej mocy do rozmiarów;
mała strefa martwa, równomierny bieg, niski poziom szumów.
Przekładnie wielofalowe (trójfalowe i wyższe) stosowane są przy większych mocach, a
przekładnie dwufalowe - przy mniejszych mocach.
Bibliografia:
Antoni Niederliński „Roboty przemysłowe ” –
Praca zbiorowa pod redakcją Adama Moreckiego i Józefa Knapczyka „Podstawy robotyki ” –
55