Điểm chính
- Dưới mô-đun 1 mm, bánh răng ngón tay không phải là bánh răng thường thu nhỏ: răng trở nên nhỏ hơn cả những sai số vốn không đáng kể ở kích thước lớn hơn.
- Phần khó là giữ ổn định độ dày răng và vị trí lỗ khi chỉ vài micrômét quyết định ngón tay chuyển động trơn tru hay bị kẹt.
- Nhà máy của chúng tôi sản xuất bánh răng vi mô từ mô-đun 0.1, và hộp số vi mô của chúng tôi bao phủ Ø 3.4–38 mm với tỉ số truyền 5–1500.
- Một bánh răng mẫu mô-đun 0.320 với 9 răng đạt cấp 0 JGMA trong thử nghiệm lăn hai sườn: sai số tổng hợp toàn phần 4.1 µm, sai số tổng hợp răng kề răng 2.8 µm, độ đảo 1.4 µm.
Bàn tay robot hình người đòi hỏi ở bánh răng nhựa điều gần như không thể: vừa trong khớp ngón tay chỉ rộng bằng đầu ngón tay, truyền đủ mô-men để nắm, và đảo chiều hàng nghìn lần mỗi ngày. Dưới mô-đun 1 mm, răng nhỏ đến mức những sai số mà bánh răng thường có thể bỏ qua — vài micrômét co ngót, một lỗ lệch tâm, một ba-via ở một sườn răng — trở thành một phần lớn của chính chiếc răng.
Vì sao ngón tay robot là công việc khó nhất đối với bánh răng nhựa
Khớp ngón tay nhỏ theo mọi hướng cùng lúc. Hộp số phải vừa trong đường kính ngón tay, mô-tơ nằm bên cạnh chứ không nằm phía sau, và dãy bánh răng thường gấp lại trên chính nó để đạt tỉ số giảm tốc mà ngón tay cần. Hộp số vi mô của chúng tôi bao phủ Ø 3.4–38 mm, tỉ số truyền 5–1500, mô-men từ 1 gf·cm đến 50 kgf·cm — vì ngón tay, cổ tay và khuỷu tay mỗi bộ phận cần một góc khác nhau của dải đó. Bộ truyền động ngón tay nằm ở đầu đường kính nhỏ, tỉ số truyền cao, nơi bánh răng tầng cuối nhỏ nhất và chịu toàn bộ mô-men đầu ra.
Chế độ làm việc khiến mọi thứ tệ hơn. Ngón tay không quay liên tục như mô-tơ quạt: nó khởi động, dừng, đảo chiều, giữ một cái nắm, và đôi khi bị kẹt khi bàn tay khép lại trên vật cứng. Kẹt là trường hợp nguy hiểm — mô-tơ tiếp tục đẩy, răng tiếp tục cong, và nhiệt tích tụ đúng nơi răng mỏng nhất.
Điều gì thay đổi dưới mô-đun 1 mm
Mô-đun bánh răng là kích thước của răng, tính bằng milimét: mô-đun 1 nghĩa là răng cao khoảng 2.25 mm, mô-đun 0.3 nghĩa là răng cao khoảng 0.7 mm — và mọi sai số làm tròn đều trở thành vấn đề thiết kế.
| Mô-đun | Chiều cao răng xấp xỉ | Ý nghĩa trong thực tế |
|---|---|---|
| 1.0 | ≈ 2.25 mm | Dụng cụ và đo lường tiêu chuẩn |
| 0.5 | ≈ 1.1 mm | Chi tiết khuôn và vị trí cổng bắt đầu quan trọng |
| 0.3 | ≈ 0.7 mm | Độ co ngót phải được dự đoán theo từng vật liệu và từng khoang |
| 0.2 trở xuống | ≈ 0.45 mm hoặc ít hơn | Dụng cụ, đúc và đo lường mỗi khâu cần quy trình riêng |
Giảm một nửa mô-đun sẽ gần như tăng gấp đôi tỉ trọng của mọi sai số. Một khoang khuôn lệch tròn 5 µm là vô hình trên bánh răng mô-đun 1 nhưng là vấn đề thực sự trên bánh răng mô-đun 0.2. Vì vậy, nhà cung cấp chỉ báo giá theo bản vẽ mà không hỏi về chế độ làm việc là một dấu hiệu cảnh báo.
Năm thứ hỏng trước tiên
Khi bánh răng dưới 1 mm hỏng, nguyên nhân thường là một trong năm điều sau.
1. Khuôn không thể tái tạo răng
Ở mô-đun 0.2–0.3, khoang răng nhỏ hơn một hạt cát, được cắt bằng gia công tia lửa điện dây và xung định hình trên thép đã tôi. Một khoang có cạnh cùn hoặc sườn thô sẽ sao chép độ thô đó lên mọi bánh răng. Dụng cụ của chúng tôi được chế tạo ngay tại nhà máy, vì vậy thợ làm khuôn, kỹ sư đúc và nhân viên kiểm tra bánh răng cùng làm việc trên một chi tiết trong cùng một tòa nhà — và một chỉnh sửa sẽ đến khoang ngay trong ngày.
2. Co ngót làm răng dịch chuyển sau khi đúc
Mọi loại nhựa đều co lại khi nguội, và POM, PA, PC và ABS mỗi loại co khác nhau. Trên bánh răng mô-đun 0.3, ước tính co ngót sai chỉ một phần nhỏ của một phần trăm cũng làm độ dày răng dịch chuyển vài micrômét — đủ để biến khe hở từ đúng thành kẹt. Vì vậy khuôn được cắt cho một vật liệu cụ thể, và độ co ngót được xác nhận trên mẫu đầu tiên trước khi bất kỳ khoang sản xuất nào được đưa vào sử dụng.
3. Lỗ không nằm ở nơi răng tưởng
Bánh răng có thể có răng hoàn hảo mà vẫn chạy kém nếu lỗ lệch tâm. Độ đảo khiến sự ăn khớp chặt ở một phía của vòng quay và lỏng ở phía còn lại, nên ngón tay cảm thấy trơn tru nửa vòng và ráp nửa vòng còn lại. Đó là lý do chúng tôi đo độ đảo trên cùng máy thử lăn kiểm tra răng.
4. Đo lường không thể thấy vấn đề
Một pan-me không thể đo răng mô-đun 0.2. Thử nghiệm lăn hai sườn thì có thể: bánh răng được lăn với một bánh răng chuẩn và biến thiên khoảng cách tâm được ghi lại, bắt cùng lúc các sai số độ dày, biên dạng, bước răng và độ đảo. Trang năng lực của chúng tôi mô tả một phép đo mẫu bằng phương pháp này: một bánh răng mẫu mô-đun 0.320 với 9 răng đạt cấp 0 JGMA, với sai số tổng hợp toàn phần 4.1 µm, sai số tổng hợp răng kề răng 2.8 µm và độ đảo 1.4 µm. Đó là báo cáo mẫu, không phải lời hứa — nhưng nó cho thấy chuỗi đo lường có thể phân giải được gì.
5. Hư hỏng lắp ráp mà không ai để ý
Rủi ro cuối cùng hoàn toàn không nằm ở bánh răng. Một bánh răng vi mô bị ép lên trục với độ dôi chỉ hơi quá, hoặc bị kẹp nhíp làm xước sườn răng, sẽ đến tay khách hàng trong tình trạng đã hư hỏng. Vì vậy bánh răng nên được thiết kế theo phương pháp lắp ráp của nó — lỗ chữ D hoặc lắp ép có kiểm soát, chứ không phải lắp ép cưỡng bức — và được đóng gói sao cho các răng không bao giờ chạm nhau khi vận chuyển.
Cần kiểm tra gì trước khi đặt hàng
Năm câu hỏi phân biệt nhà cung cấp có thể làm việc dưới 1 mm với nhà cung cấp chỉ đoán mò. Mô-đun nhỏ nhất họ đã đúc trong sản xuất — không phải trong thử nghiệm — là bao nhiêu? Họ đo độ chính xác răng ở mô-đun đó như thế nào — nhà cung cấp không nêu được phương pháp thì không hề đo. Họ sẽ chọn vật liệu nào và vì sao? POM là lựa chọn mặc định thông thường; những đánh đổi so với nylon có trong so sánh POM với nylon của chúng tôi. Khe hở được giữ như thế nào trong cả lô, và bánh răng được đóng gói ra sao để răng không chạm nhau? Và điều gì xảy ra khi kẹt: nhà cung cấp đã nghĩ đến trường hợp nắm-giữ sẽ trả lời về độ cong răng và nhiệt, chứ không chỉ đưa ra con số mô-men trong catalogue. Dưới mô-đun 1 mm không còn biên độ để hấp thụ sự lạc quan của nhà cung cấp; bằng chứng đáng tin cậy duy nhất là một mẫu đã đo.
Câu hỏi thường gặp
Bánh răng ngón tay robot hình người thường dùng mô-đun nào?
Hầu hết bánh răng khớp ngón tay nằm trong dải mô-đun 0.2–0.5, với bánh răng nhỏ nhất xuống tới mô-đun 0.1. Nhà máy của chúng tôi đúc bánh răng vi mô từ mô-đun 0.1, vì vậy toàn bộ dải được bao phủ bằng một bộ dụng cụ và một hệ thống đo lường.
Bánh răng nhựa có chịu được mô-men trong ngón tay robot không?
Có, trong giới hạn thiết kế của chúng. Dãy bánh răng ngón tay nhân mô-men mô-tơ qua nhiều tầng, vì vậy bánh răng cuối cùng chịu mô-men cao ở tốc độ thấp — đúng chế độ làm việc mà nhựa xử lý tốt, với điều kiện vật liệu được chọn cho trường hợp kẹt. Hộp số vi mô của chúng tôi cho mô-men tới 50 kgf·cm, bao phủ lực nắm của bàn tay cỡ người.
Bạn đang thiết kế bàn tay, kẹp gắp hay bộ truyền động nhỏ với bánh răng dưới mô-đun 1 mm? Gửi bản vẽ cho chúng tôi kèm mô-men, tốc độ và điều kiện kẹt, chúng tôi sẽ phản hồi với đề xuất vật liệu, kế hoạch đo lường và báo giá.
