Azokat a mechanizmusokat tekintjük át röviden, amelyek – a közvetlen hajtásoktól eltekintve – a motor és az ízület között megtalálhatók. Ezen mechanizmusok a következőképpen csoportosíthatók:
– Forgó mozgásból forgó mozgást (“sebességváltó”)
- Forgó mozgásból lineáris mozgást
- Lineáris mozgásból forgó mozgást
- Lineáris mozgásból lineáris mozgást (“áttétel”)
A hullámhajtómű
Ez a hajtómű az első csoportba tartozik, mivel mind be-, mind kimenő mozgása forgás. A robotkarok mozgatásánál igény, hogy kis tömegű, nagy fordulatszámú motorral mozgassunk kis fordulatszámú (szögsebességű) robotkart, mégpedig nagy nyomatékkal. Ez egy igen nagy áttételű “sebváltóval” megoldható, ám nagy méretű, nehéz fogaskerekek sorát nem tehetjük ergy robotkarra. A hullámhajtómű (harmonic drive) úgy valósít meg nagy áttételt, hogy tömege, mérete sokkal kisebb marad.
Működési elv: A jobboldali ábrán látható hullámhajtómű három fő alkatrésze a hullámgenerátor (kék), a hullámkerék (fekete) és a gyűrűkerék (piros)
A hullámgenerátort tekintsük most egy ovális acéltengelynek, a hullámkereket egy gumiból készült külsőfogazású keréknek, a gyűrűkereket pedig egy fixen rögzített acél belsőfogazású keréknek, melynek fogszáma esetünkben kettővel nagyobb mint a hullámkeréké. A hajtómű bemenete a hullámgenerátor.
Ahogy forgatjuk a hullámgenerátort, az a hullámkerék fogait sorba belepréseli a gyűrűkerék fogai közé. Mivel a hullámkerék fogszáma (esetünkben) kettővel kisebb, mint a gyűrűkeréké, nyilvánvaló, hogy a hullámgenerátor egyszeri körbefordulásának eredményeképpen a hullámkerék 2 fognyit elfordul. A hajtásunk kimenete a hullámkerék. Rájöhetünk, hogy a be- és kimenet forgásiránya ellentétes, az áttétel pedig a hullámkerék fogszámának és a fogszám-különbségnek a … függvénye. Az első 10 kolléga, aki a pid@pid.hu címre megküldi az áttétel pontos képletét, kap egy reklámbögrét! (F.S.)
Hogy a valóságban hogyan néz ki egy hullámhajtómű belseje, azt a baloldali képen láthatjuk.
A harmonikus hajtással a gyakorlatban max. 1:200 áttételt szokás megvalósítani, határ a kimenő nyomaték, ami már itt is óriási, és nagyon igénybe veszi a hullámkerék anyagát.
Forgóból lineáris
Ezek a hajtások nagyban felelősök a hidraulikus és pneumatikus hajtások visszaszorulásáért. Működési elvüket tekintve leggyakrabban golyósorsós, fogasléces, fogazottszíjas modellekkel találkozhatunk.
A jobboldali képen egy menetes orsós mechanikával és villamos motorral egybeépített lineáris hajtás látható. A hajtás kinyúlása 100 mm, az enkódere 10 bites (1024 lépés), tehát a felbontás kb. 0.1 mm.
Egy ilyen – 700 gramm tömegű – hajtással 1000N rúderőt ki lehet fejteni!
Linerisból forgó
Korszerű roboton ezzel többnyire akkor találkozunk, mikor egy nagy terhelhetőségű csukló ízületet (rakodó robot) hidraulikus munkahengerrel mozgatnak, mint egy autódarut. A mechanika itt általában egykarú emelő.
Lineárisból lineáris
Pantográf karszerkezettel, kétkarú emelőkkel elméletileg kivitelezhető, a gyakorlatban azonban nem alkalmazzák.
Ellensúlyozás
Ha a – függőlegesen emelendő – robotkar és a munkadarab együttes súlya nagy, a hajtás teljesítményének csökkentése érdekében szükségessé válhat ellensúlyozás alkalmazása. Ezt a gyakorlatban a gémeskutakra emlékeztető ellensúly, vagy rugó használatával szokás megoldani. Az ellensúly (jobboldali képünkön a bal felső sarokban) előnye, hogy a mozgás teljes tartományában azonos ellenerőt fejt ki, hátránya viszont, hogy a kar tehetetlenségét növeli.
A rugónak gyakorlatilag nincs tehetetelensége, a rugóerő viszont lineárisan függ az elmozdulástól, azaz nem állandó.
