Laifu Harmonic laajentaa valikoimaansa suurikuormitteisiin tarkkuusvoimansiirtoihin; 58-sarjan tuotteet on suunnattu raskaasti kuormitettujen yhteistyörobottien niveliin

Tällä hetkellä tekoälyteknologian kehitys on muokkaamassa robottiteollisuuden visioita: joustavista tuotantolinjoista tehtaissa varastointi- ja logistiikkatoiminnoissa käytettäviin kuljetuslaitteisiin ja laboratorioista vähitellen maailmalle astuviin humanoidirobotteihin, “Yhä älykkäämpiä, yhä vahvempia ja yhä yhteistyökykyisempiä” on jo muodostunut uuden sukupolven robottien yhteiseksi kehityssuuntaukseksi, ja tämän kehitysketjun eturintamassa on, harmoninen vaihteistoRobottien nivelet, joita kutsutaan “keskeisiksi komponenteiksi”, joutuvat nyt kohtaamaan ennennäkemättömän kysynnästä johtuvan paineen – niiden on paitsi vastattava toimitusmäärien nopeaan kasvuun, myös saavutettava läpimurtoja samanaikaisesti mittojen, vääntömomentin suuruuden ja tarkkuustason suhteen.

Tilastojen mukaan Kiinassa on noin 2 miljoonaa robottia, mikä on noin 4,5 kertaa enemmän kuin toisella sijalla olevassa Japanissa. Lisäksi Kansainvälisen robottiliiton (IFR) mukaan vuonna 2024 maailmanlaajuisesti asennetuista roboteista 295 000 kappaletta, eli noin 541 TP3T, on sijoitettu Kiinaan. Ala on kokonaisuudessaan siirtymässä tuotannon laajentamisvaiheeseen, mutta yrityksiä, jotka pystyvät vakaasti toteuttamaan suurikokoisten ja suurivääntömomenttisten robottien massatuotantoa, on vain harvoja. Laifu Harmonic, yksi Kiinan harmonisten vähennysvaihteiden alan johtavista yrityksistä, on pitkään keskittynyt tarkkuusvoimansiirtoalueeseen. Yritys nojaa itse kehittämäänsä hammasprofiilisuunnitteluun ja valmistusprosessijärjestelmään ja panostaa jatkuvasti sarjatuotantokapasiteettiin sekä tuotteiden vakauteen. Uuden, tekoälyn ja humanoidirobottien vauhdittaman kysynnän kasvun edessä Laifu Harmonic laajentaa tuotevalikoimaansa entisestään kohti “suuria kuormia”.

58-tyyppinen harmoninen vaihteisto, suunniteltu suurten kuormien käsittelyyn

Tämän suuntauksen mukaisesti Laifu Harmonic on rakentamassa tuotevalikoimaa suurikuormitteisten yhteistyörobottien alalle, joka kattaa kokoluokat 45, 50 ja 58 ja keskittyy erityisesti suurikuormitteisten yhteistyörobottien sekä teollisuusrobottien sovelluksiin. Näistä 58-mallin harmoninen vaihteisto on Laifun erityisesti suurikokoisille yhteistyöroboteille ja raskaiden kuormien teollisuusroboteille kehittämä lippulaivatuote, jonka avainparametrit on päivitetty perusteellisesti.

Katsotaanpa ensin yksityiskohtaisia teknisiä tietoja: mallin 58 ulkohalkaisija on 240 mm, sen välityssuhteet ovat 100, 120 ja 160, nimivääntömomentti on 900 Nm ja huippuvääntömomentti on tätä suurempi, ja siirtotarkkuus on alle 1 kaariminuutti. Nämä tekniset tiedot osoittavat, että tämän Laifu-harmonisen tuotteen avulla voidaan suurilla kuormituksilla saavuttaa sekä vääntömomentin tuotto että liikkeen tarkkuus, minkä vuoksi se soveltuu suurten yhteistyörobottien korkeisiin kuormitus- ja vakaustarpeisiin.

Toisin sanoen, malli 58 on löytänyt aivan uuden tasapainopisteen harmonisen vaihteiston “voimankestävyyden” ja “tarkkuuden” välillä. Tämä tarkoittaa, että sen avulla varustetut robotit pystyvät suorittamaan entistä monimutkaisempia ja joustavampia tehtäviä yhteistyörobottien muodossa tilanteissa, joissa aiemmin on käytetty enemmän perinteisiä teollisuusrobotteja, kuten autoteollisuudessa, raskaassa kokoonpanossa ja logistiikassa.

“Kehitysvaiheesta” kohti “vakaata sarjatuotantoa”

Itse asiassa suurikokoisten harmonisten vaihteiden valmistuksessa on haasteita, jotka eivät rajoitu pelkästään “suurentamiseen”. Alalla on jo pitkään ollut yleisiä ongelmia, kuten toleranssien sovittamisen vaikeus, joustavan hampaan muodonmuutoksen mekanismin epäselvyys, työstön epätasaisuus sekä mittausten jäljitettävyyden vaikeudet. Lisäksi poikkeama missä tahansa vaiheessa voi erittäin todennäköisesti ilmetä koko laitteen toiminnan aikana voimansiirtovirheinä, meluna, kulumisena tai käyttöiän lyhenemisenä.

Laifu Harmonicsin näihin ongelmakohtiin tarjoama ratkaisu perustuu pikemminkin monimutkaiseen järjestelmäsuunnitteluun. Yritys on itsenäisesti kehittämänsä uudenlaisen hammasprofiilin ja tämän omaperäisen suunnittelukonseptin avulla onnistunut parantamaan laitteen kokonaiskuormituskapasiteettia merkittävästi noin 60% ja vähentämään kulumista 40%. Kaksisuuntaisen kulman välitystavan tarkkuus on onnistuttu hallitsemaan tarkasti alle 40 kaarisekunnin tarkkuudella, kestävyys on pidentynyt huomattavasti yli 10 000 tuntiin, ja jäykkyyden heikkeneminen koko käyttöiän aikana on alle 20%. Tämän avainkomponentin tuotekehityksessä yritys hyödynsi 3D-pintakosketuksen avulla saavutettavaa korkean tarkkuuden muotoilutekniikkaa sekä dynaamisen kosketuksen avulla luotua tarkkaa simulointimenetelmää, minkä ansiosta uuden tuotteen kokonaiskehitystehokkuus parani 50%, ja kustannukset laskivat vakaasti 30%.

Laifu Harmonic keskittyy valmistusprosessissa yhdenmukaisuuteen ja hallittavuuteen. Joustavien hammaspyörien tehokkaan ja tarkan työstön osalta yritys on kehittänyt moniteräiseen jaksottaiseen leikkaukseen perustuvan hammaspyörän työstömallin, jolla ratkaistaan hammaspinnan muodon ennustaminen ja prosessiparametrien optimointi. Jäykkien hammaspyörien tehokkaan ja tarkan työstön osalta Laifu Harmonic on luonut kartoitussuhteen työstövirheiden ja koko laitteen voimansiirtovirheiden välille, suorittanut moniulotteisia vertailuja ja saavuttanut voimansiirtovirheiden tarkan hallinnan. Samalla kuulapuhalluspinta-karkaisuprosessi on pidentänyt tuotteen käyttöikää vielä 30%, ja historiallisten suorituskykytietojen perusteella kehitetty jäljellä olevan käyttöiän ennustamismenetelmä on saavuttanut 85%:n tarkkuuden.

Tämä tekniikka ei ole erillinen ilmiö. Robottivalmistajille suurikuormitteisiin niveliin ei tarvita pelkästään yksittäisiä korkean suorituskyvyn komponentteja, vaan vakaasti toimitettavia, testattavia ja jäljitettävissä olevia voimansiirtoratkaisuja. Harmonisten vähennysvaihteiden valmistajille robotisovellusten monimutkaisuus kannustaa entistä enemmän hammasprofiilien suunnittelun, materiaalikäsittelyn, työstötarkkuuden ja käyttöiän mallinnuksen jatkuvaan kehittämiseen. Laifu-harmonisen vähennysvaihteen mallin 58 lanseeraus on juuri tällaisen “kaksisuuntaisen vahvistamisen” ilmentymä.

Robottiteollisuuden kanssa tapahtuva molemminpuolinen vahvistaminen

Harmonisen vaihteiston ja robotin välinen suhde ei ole koskaan ollut yksisuuntaista, robottien muodon kehitys on puolestaan edistänyt ydin komponenttien kehitystä kohti suurempia kokoja ja suurempaa tehotiheyttä, ja vaihteistojen suorituskyvyn rajojen laajentuminen puolestaan lisää robottien suunnittelun vapautta, jolloin aiemmin vaikeasti yhdistettävät ominaisuudet, kuten “raskas kuormitus + yhteistyö” ja “ketteryys + voima”, tulevat mahdollisiksi.

Konkreettinen esimerkki tästä “kaksisuuntaisesta voimaannuttamisesta” on juuri se, että Laifu Harmonicsin 58-mallin tuote on jo tuotu markkinoille. Tällä hetkellä suuret tekoälymallit tunkeutuvat yhä nopeammin keholliseen älykkyyteen, ja humanoidirobottien toimitusketju kehittyy huimaavaa vauhtia. Tällaisessa tilanteessa se, joka pystyy ensimmäisenä kehittämään suurikokoiset ja suurivääntömomenttiset tuotteet riittävän vakaiksi ja saamaan ne massatuotantoon, saa parhaat mahdollisuudet varmistaa paikkansa seuraavassa vaiheessa.

Laifu Harmonic on kehittynyt yrityksestä, joka keskittyi alun perin yhden ainoan komponenttityypin valmistukseen, kohti syvällistä osallistumista koko robottiteollisuuteen, jotta se voi vastata alan monimutkaisiin vaatimuksiin. Yritys edistää juuri näiden nivelten avulla Kiinan robottiteollisuuden evoluutiota.