Membandingkan Penggerak Harmonik dan Sikloidal:Torsi, Akurasi, dan Daya Tahan
Pada artikel ini kita akan mengetahui mana yang lebih baik, penggerak harmonik cetak 3D atau penggerak sikloidal cetak 3D. Disini saya memiliki dua gearbox yang saya buat yang memiliki ukuran dan rasio reduksi yang sama yaitu 25:1. Saya akan membandingkannya dalam beberapa kategori, mengukur efisiensi atau keluaran torsinya, mengukur akurasi atau serangan baliknya, dan melihat seberapa tahan lama mereka.
Anda dapat menonton video berikut atau membaca tutorial tertulis di bawah ini.
Saya akan menjelaskan bagaimana saya merancang dan merakit keduanya, dan saya akan memberi Anda beberapa tips dan trik berguna untuk pencetakan 3D, menunjukkan kepada Anda apa yang salah dan apa yang dapat kami tingkatkan untuk menjadikannya lebih baik, hal-hal yang telah saya pelajari selama membuat beberapa di antaranya.
Sebenarnya ini video ke 4 saya yang membahas tentang gearbox tersebut, dan kenapa bisa demikian? Nah, gearbox ini adalah pilihan bagus untuk aplikasi robotika dan di video mendatang saya berencana membuat beberapa robot yang akan menggunakan gearbox jenis ini.
Ikhtisar Prinsip Kerja
Saya sudah memiliki video khusus di saluran saya yang menjelaskan secara detail apa itu penggerak harmonik dan cara kerja penggerak sikloidal, serta cara mendesainnya, jadi saya sarankan untuk memeriksa tutorial tersebut untuk detail lebih lanjut.
Sangat cepat, baik penggerak harmonik maupun sikloidal adalah jenis girboks unik, atau pengurang kecepatan yang memberikan rasio reduksi sangat tinggi dengan desain ringkas namun kokoh. Prinsip kerjanya agak mirip, di mana poros masukannya menggerakkan bagian yang bentuknya tidak beraturan, generator gelombang untuk penggerak harmonik, dan bantalan eksentrik untuk penggerak sikloidal.
Kemudian dengan bantuan beberapa bagian unik yang dimiliki setiap gearbox, mereka mampu menghasilkan output dengan kecepatan yang jauh lebih rendah dalam ruang yang sangat kecil.
Rasio reduksi penggerak harmonik selalu setengah dari jumlah gigi spline fleksibel. Jika kita menginginkan rasio reduksi 25:1, kita membutuhkan 50 gigi pada spline fleksibel dan 52 gigi pada spline melingkar.
Sebaliknya, rasio reduksi pada penggerak sikloidal selalu kurang satu dari jumlah pin pada ring gear, atau untuk rasio reduksi 25:1 kita memerlukan 26 pin pada ring gear.
Sekali lagi, seperti yang saya sebutkan, Anda dapat memeriksa video khusus saya untuk penjelasan mendetail tentang cara kerja drive ini.
Mendesain
Baiklah, jadi sekarang izinkan saya menunjukkan kepada Anda bagaimana saya mendesain kedua gearbox untuk video ini.
Jadi, tujuan saya adalah menjadikannya berukuran sama dan memiliki rasio pengurangan yang sama sehingga saya dapat dengan mudah membandingkannya secara langsung. Saya ingin memiliki rasio pengurangan 25:1 dan membuat gearbox sekecil mungkin.
Desain Penggerak Sikloidal
Parameter dasar dan masukan pertama saat merancang gearbox ini adalah ukuran pin yang saya miliki untuk roller untuk ring gear penggerak sikloidal. Saya memiliki pin 6mm yang saya rencanakan untuk dimasukkan ke dalam bushing 8mm untuk mendapatkan pengoperasian yang lebih lancar. Jadi, saya menggambar sketsa dengan 26 roller dan bushing dengan diameter 8mm.
Sekarang berdasarkan dua parameter masukan ini saya dapat menentukan ukuran minimum diameter pitch ring gear, yang pada akhirnya menentukan ukuran gearbox. Diameter housing harus 95mm agar dapat memuat 26 bushing dan memiliki ketebalan dinding yang cukup untuk beberapa baut M4 untuk merakit seluruh gearbox.
Untuk menghasilkan bentuk piringan sikloidal, diperlukan satu parameter masukan lagi yaitu nilai eksentrisitas yang harus lebih kecil dari setengah diameter pin.
Untuk menggambar bentuk unik dari disk, kita dapat menggunakan persamaan parametrik berikut yang dapat ditemukan dalam dokumen yang ditulis oleh Omar Younis untuk blog pendidikan SOLIDWORKS.
Sekarang saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana saya menggunakan persamaan parametrik ini untuk membuat disk sikloidal menggunakan SOLIDWORKS dan alat Equation Driven Curve-nya.
— Bagian bersponsor —
“Perlu dicatat di sini bahwa alat desain kelas profesional dan terdepan di industri ini kini tersedia untuk semua pembuat dengan harga yang sangat rendah, hanya $99 per tahun atau $9,99 per bulan. Betul sekali, 3D PENGALAMAN SOLIDWORKS for Makers sangat cocok untuk siapa pun yang mempelajari keahlian ini, membuat proyek DIY, dan banyak lagi.
Penawaran ini mencakup 3D PENGALAMAN SOLIDWORKS Professional, alat CAD yang paling banyak diminta dalam penawaran ini dan dijalankan secara lokal di PC Anda. Anda dapat menyimpan file secara lokal atau di cloud dengan 3D Platform PENGALAMAN.
“xDesign”, CAD berbasis browser, Anda dapat menggunakannya dengan 3D PENGALAMAN SOLIDWORKS, atau sendiri. Ini bagus untuk membuat model di mana saja, kapan saja, dan di perangkat apa pun.
“xShape”, CAD bentuk bebas berbasis browser yang mudah digunakan untuk pemodelan permukaan di perangkat apa pun.
“Visualisasikan Terhubung”, buat gambar, animasi, konten web interaktif, dan lainnya dengan kualitas foto dengan mudah untuk mengesankan pemirsa Anda.
“NC Shop Floor Programmer”, CAM untuk strategi pemesinan cerdas untuk milling 3-sumbu dan EDM kawat dalam paket yang mudah digunakan.
Klik tautan di bawah, dan Anda akan mendapatkan diskon spesial 20% – sehingga Anda dapat mulai menghasilkan yang terbaik hari ini! Terima kasih banyak kepada SOLIDWORKS yang telah mensponsori dan mendukung konten pendidikan seperti ini. ”
Beli Sekarang: http://www.solidworks.com/makers20
Pelajari lebih lanjut: https://discover.solidworks.com/3dexperience-solidworks-makers
— Kembali ke topik —
Kembali ke topik, kita dapat dengan mudah menghasilkan bentuk piringan sikloidal dengan memasukkan dua persamaan parametrik pada tempatnya. Tentu saja, kita harus menggunakan parameter dalam persamaan dengan tepat.
Berikut persamaannya:
Equations by Omar Younis
N - Number of rollers
Rr - Radius of the roller
R - Radius of the rollers PCD (Pitch Circle Diamater)
E - Eccentricity - offset from input shaft to a cycloidal disk
x = (R*cos(t))-(Rr*cos(t+arctan(sin((1-N)*t)/((R/(E*N))-cos((1-N)*t)))))-(E*cos(N*t))
y = (-R*sin(t))+(Rr*sin(t+arctan(sin((1-N)*t)/((R/(E*N))-cos((1-N)*t)))))+(E*sin(N*t))
i = 25:1
N - 26
Rr = 6/2 = 3
R= 72/2 = 36
E = 0.75
x = (36*cos(t))-(3*cos(t+arctan(sin((1-26)*t)/((36/(0.75*26))-cos((1-26)*t)))))-(0.75*cos(26*t))
y = (-36*sin(t))+(3*sin(t+arctan(sin((1-26)*t)/((36/(0.75*26))-cos((1-26)*t)))))+(0.75*sin(26*t))Code language: JavaScript (javascript)
Sedangkan untuk parameter “t”, kita harus menggunakan nilai dari 0 hingga 2*Pi. Meskipun demikian, kita harus mencatat bahwa kita perlu menggunakan nilai yang sedikit lebih kecil dari 2*Pi, agar kurva dapat dihasilkan. Ini akan menghasilkan kurva dengan sedikit celah yang dapat dengan mudah dihubungkan dengan spline.
Kemudian kita cukup mengekstrusi profilnya, dan membuat lubang untuk bantalan eksentrik dan pin keluaran. Diameter lubang keluaran ini sama dengan diameter pin roller + dua kali eksentrisitas. Dalam hal ini diameternya 8 +0,75*2 =9,5 mm.
Jadi, cakram sikloidal, bersama dengan bantalan eksentrik dan roller roda gigi ring adalah bagian terpenting dari kotak roda gigi, dan bagian lainnya dirancang mengelilinginya.
Desain gearbox bergantung pada banyak faktor seperti jenis motor, cara kita menggerakkan poros input, jenis bantalan apa yang dapat digunakan, penerapan gearbox itu sendiri, dan sebagainya.
Desain Penggerak Harmonik
Namun demikian, mari kita lihat penggerak harmonisnya sekarang. Seperti yang saya sebutkan, idenya adalah kedua girboks memiliki ukuran yang sama, yang mana saya dapat memperolehnya dari segi diameter girboks, namun panjangnya harus sedikit lebih panjang, agar dapat mengakomodasi spline fleksibel.
Disini kita mempunyai flex spline yang merupakan bagian yang sangat unik karena harus fleksibel pada ujung terbuka namun kaku pada bagian bawah atau keluaran.
Jika kami mencoba memperpendek cup agar sesuai dengan dimensi panjang gearbox cycloidal, cup tersebut tidak akan berfungsi dengan baik karena kami menggunakan bahan PLA yang tidak cukup fleksibel dan dinding timahnya mudah pecah.
Untuk mendesain spline fleksibel, saya menggunakan SOLIDWORKS Toolbox untuk menghasilkan spur gear dengan 50 gigi. Saya memilih modul 1,5 yang memberi saya dimensi yang sesuai dengan gearbox cycloidal. Saya menyimpannya sebagai file bagian terpisah, dan kemudian mulai memodifikasinya. Saya membuat dinding cangkir menjadi 1,25 mm dan panjang total cangkir menjadi 30 mm.
Sedangkan untuk spline melingkar, saya menggunakan cara yang sama. Dengan SOLIDWORKS Toolbox kali ini saya membuat spur gear internal dengan 52 gigi, dan kemudian memodifikasinya sesuai dengan desain gearbox saya yang lain. Saya membuat sedikit jarak 0,1 mm di dalam roda gigi hanya untuk memastikan bahwa roda gigi akan menyatu, karena agak sulit untuk mendapatkan bagian cetakan 3D yang sangat akurat.
Kemudian untuk komponen kunci ketiga dari penggerak harmonik, generator gelombang, saya menggambar elips dengan sumbu mayor 3,2 mm lebih besar dari diameter dinding bagian dalam spline fleksibel, dan sumbu minor lebih kecil 3,2 mm.
Sekarang menurut elips ini, saya mengatur 3 bantalan di setiap sisi sumbu utama untuk mencapai deformasi spline fleksibel yang lebih halus. Pada penggerak harmonik yang tersedia secara komersial, di sini digunakan bantalan bola fleksibel khusus, tetapi harganya mahal dan sulit ditemukan.
Penggerak harmonik lainnya dirancang berdasarkan tiga komponen utama ini.
Unduh Model 3D dan File STL
Anda dapat mengunduh Model 3D penggerak harmonik dan sikloidal ini, serta file STL yang diperlukan untuk pembuatan di bawah:
File SOLIDWORKS:
File STL:
Pencetakan 3D
Saat mencetak 3D, untuk mendapatkan dimensi bagian yang akurat, kita perlu memiliki pengaturan yang tepat dalam perangkat lunak pengiris kita. Setelan terpenting untuk mendapatkan cetakan yang akurat secara dimensi adalah setelan Ekspansi Horizontal dan Ekspansi Lubang Horizontal.
Jika kita membiarkan pengaturan ini secara default, dimensi luar cetakan serta lubangnya biasanya lebih kecil dari model aslinya. Saya mengatur Ekspansi Horisontal ke 0,02 mm dan Ekspansi Horisontal Lubang ke 0,04 mm. Tentu saja, Anda harus melakukan beberapa tes cetakan untuk melihat nilai apa yang akan memberikan hasil terbaik pada Printer 3D Anda.
Meskipun demikian, untuk beberapa bagian saya menggunakan nilai yang berbeda untuk pengaturan ini. Misalnya, untuk flex spline dan cycloidal disk saya menggunakan nilai –0,01 dan –0,02mm untuk pengaturan Horizontal Expansion. Dengan cara ini kita dapat yakin bahwa cetakannya pasti lebih kecil dari aslinya, karena bagian-bagian ini harus memiliki jarak yang pas agar dapat dipindahkan.
Perakitan
Oke, jadi di sini saya sudah menyiapkan semua bagiannya dan saya melanjutkan dengan merakit gearbox.
Agar video ini tidak membebani secara berlebihan, saya akan memandu Anda melalui proses perakitan sedikit lebih cepat dari biasanya. Saya hanya akan menunjukkan aspek pentingnya.
Perakitan Penggerak Sikloidal
Berikut daftar semua komponen yang diperlukan untuk merakit cycloidal drive:
- Batang Silinder Baja 6mm …………………..…. Amazon /AliExpress
L=30mm x26 buah; L=22mm x6 buah untuk satu drive
- Bushing 8 mm………………………………………. Amazon /AliExpress
P =20mm x 26 buah; L=15mm x6 buah untuk satu drive
- Bantalan Bola 35x47x7mm 6807 – x2 …… Amazon /AliExpress
- Bantalan Bola 17x26x5mm 6803 x2 ……… Amazon /AliExpress
- Bantalan bola 15x24x5mm 6802 – x2 ….. Amazon /AliExpress
- Sisipan berulir M4x5mm ………….……. Amazon /AliExpress
- Baut dan mur M3 dan M4 ………………….. Amazon /AliExpress
Daftar baut :M3x8mm – 8pcs, M3x25mm – 3pcs; M4x10mm – 4 buah; M4x35mm – 6 buah
Pengungkapan:Ini adalah tautan afiliasi. Sebagai Rekanan Amazon, saya memperoleh penghasilan dari pembelian yang memenuhi syarat.
Saat merakit penggerak sikloidal, hal yang paling penting adalah memastikan bahwa kita menempatkan kedua disk sikloidal berbeda fase 180 derajat.
Saya membuat lubang kecil pada disk yang dapat membantu kita dalam hal itu. Kita harus memposisikan lubang-lubang tersebut dengan jarak 180 derajat, atau jika kita membalik disk, kita cukup menyelaraskan dua lubang dan itu akan membuat kita keluar dari posisi fase 180 derajat.
Berikut tampilan dua disk sikloidal yang dikombinasikan dengan poros keluaran saat dirakit.
Pada poros eksentrik kita dapat memasang dan mengencangkan coupler poros masukan apa pun menggunakan baut pohon M3. Dalam hal ini saya menempatkan satu untuk motor stepper NEMA 17.
Meskipun demikian, kita dapat mencatat di sini bahwa mengencangkan baut-baut ini bisa jadi agak berantakan, karena lubang-lubang pada bantalan eksentrik berukuran kecil sehingga baut-baut tersebut dapat dimasukkan ke dalamnya dan dipasang dengan rapat untuk menghindari serangan balik dari sini. Ini mungkin bukan solusi terbaik tetapi akan berhasil.
Setelah kami menempatkan sub-rakitan ini ke dalam gearbox, kami dapat melihat keajaiban penggerak cycloidal dan cara kerjanya.
Pada titik ini tampaknya semuanya berjalan cukup lancar.
Saat memasang penutup pada tempatnya, kita harus memastikan bahwa bushing sudah sejajar dengan pin serta enam lubang yang digunakan untuk mengencangkannya pada tempatnya.
Terakhir, kita dapat memasang stepper NEMA17 dengan bantuan braket pemasangan ini. Tentu saja, kita dapat mengganti coupler poros input dan braket pemasangan agar sesuai dengan motor lain.
Dan ini dia. Anda dapat melihat betapa mulusnya kerjanya di video. Poros keluaran berputar 25 kali lebih lambat dibandingkan poros masukan dengan arah berlawanan.
Perakitan Penggerak Harmonik
Baiklah, selanjutnya adalah penggerak harmonik. Rakitan penggerak harmonik sedikit lebih cepat karena memiliki lebih sedikit komponen dibandingkan dengan penggerak sikloidal.
Berikut daftar semua komponen yang diperlukan untuk merakit cycloidal drive:
- Bantalan Bola 35x47x7mm 6807 – x1 …… Amazon /AliExpress
- Bantalan bola 15x24x5mm 6802 – x1 ….. Amazon /AliExpress
- Bantalan bola 12x21x5mm 6802 – x1 ….. Amazon /AliExpress
- Sisipan berulir M4x5mm ………….……. Amazon /AliExpress
- Baut dan mur M3 dan M4 ………………….. Amazon /AliExpress
Daftar baut:akan segera diperbarui.
Pengungkapan:Ini adalah tautan afiliasi. Sebagai Rekanan Amazon, saya memperoleh penghasilan dari pembelian yang memenuhi syarat.
Poros keluaran diamankan ke spline fleksibel, yang kemudian dimasukkan ke dalam spline melingkar.
Generator gelombang terdiri dari dua bagian yang harus diamankan dengan empat baut M3. Saya mendesainnya sedemikian rupa sehingga mendapat dukungan di kedua sisi gearbox dengan bantalan.
Bantalan pembangkit gelombang yang akan menggelinding di bagian dalam dan merusak spline fleksibel memiliki diameter dalam 6 mm dan diameter luar 13 mm. Saya mengamankannya di tempatnya menggunakan beberapa baut countersunk M3 dan ring M4. Alasannya adalah untuk menghemat ruang sebanyak mungkin.
Kemudian wave generator tersebut saya masukkan ke dalam flex spline dengan sedikit diremas.
Sebenarnya, jauh lebih mudah untuk menempatkan generator gelombang terlebih dahulu ke dalam spline fleksibel, lalu memasukkan keduanya ke dalam spline melingkar. Pada titik ini kita dapat melihat cara kerjanya dengan menggerakkan generator gelombang dengan tangan, meskipun kita dapat melihat bahwa gerakannya agak tersentak-sentak dan kita akan melihat alasannya nanti.
Saya memberikan sedikit pelumasan pada sambungan roda gigi yang sedikit meningkatkan gerakannya.
Rumah girboks dilengkapi dengan penutup yang dimasukkan di sisi belakang dan diamankan dengan enam baut M4. Selanjutnya kita tinggal memasangkan inputshaft coupler yang kita inginkan, dan dalam hal ini lagi untuk motor stepper NEMA 17.
Terakhir, saya memasang dan mengamankan motor stepper NEMA 17 dengan braket pemasangan, dan dengan itu penggerak harmonik selesai.
Jadi, ini dia, poros keluaran berputar 25 kali lebih lambat dibandingkan poros masukan dengan arah berlawanan, namun jika dibandingkan dengan piringan sikloidal, gerakannya terkesan kurang mulus.
Pemecahan Masalah
Dibandingkan dengan piringan sikloidal, gerakan penggerak harmonik tampaknya tidak semulus itu. Sebenarnya ada beberapa alasan untuk itu dan sekarang saya akan menunjukkannya kepada Anda. Alasan pertama adalah flex spline sudah rusak.
Dinding cangkir hanya terbuat dari timah untuk menahan deformasi sebesar itu. Masalahnya di sini bukan hanya karena dindingnya terlalu timah, tetapi juga fakta bahwa cangkirnya terlalu kecil untuk menerima deformasi semacam itu. Jika cangkirnya sedikit lebih besar, seperti yang terjadi pada desain video penggerak harmonik saya yang lain, maka deformasi elastisnya akan jauh lebih baik.
Panjang spline fleksibel bahkan lebih penting untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Namun disini saya mencoba membuat kedua gearbox tersebut memiliki ukuran yang sama jadi saya terus mencoba membuatnya berfungsi seperti ini.
Saya mencoba mencetaknya secara 3D dengan filamen lain dan dengan peningkatan ketebalan dinding sebanyak 3 garis kali ini, tetapi gagal lagi dengan cepat.
Masalah kedua adalah generator gelombang tidak melakukan kontak yang benar dengan spline fleksibel. Kita dapat melihat di sini bagaimana bantalan atas tidak menyentuh spline fleksibel sama sekali, hanya dua bantalan lainnya yang melakukan kontak.
Jadi, saya memodifikasi generator gelombang menjadi hanya satu bantalan dan itu meningkatkan gerakannya.
Hal lain yang menyebabkan masalah adalah permukaan bagian dalam flex spline tempat bantalan bersentuhan tidak begitu mulus. Hal ini disebabkan oleh dinding timah, dan karena saat pencetakan 3D, hanya 1 garis dinding yang lewat di belakang gigi spline fleksibel, sehingga permukaannya menjadi tidak mulus.
Dengan meningkatkan ketebalan dinding untuk mengakomodasi satu garis dinding lagi saat pencetakan 3D, permukaan menjadi lebih halus. Jadi di sini saya menggunakan ketebalan dinding 4 garis atau ketebalan 1,6mm dan gerakannya ditingkatkan.
Namun, ada satu masalah lagi. Dalam perangkat lunak pengiris saya, untuk Penyelarasan Jahitan Z, saya menggunakan “Ditentukan Pengguna” yang berarti bahwa titik awal setiap jalur berada di lokasi yang sama dan menyebabkan bagian tersebut memiliki satu tonjolan lagi yang terlihat di permukaan.
Untuk menghindari hal ini, saya mengatur Z Seam Alignment ke “Random” dan saya mendapatkan kembali permukaan yang lebih halus dan gerakan yang lebih baik.
Harmonik vs Sikloidal – Perbandingan
Baiklah, sekarang mari kita bandingkan kedua gearbox tersebut satu sama lain, dalam hal akurasi, efisiensi, dan daya tahan.
Serangan balik
Di sini, di sisi kiri adalah penggerak harmonik dan di sisi kanan adalah penggerak sikloidal. Pengulangan penggerak sikloidal cukup baik, tetapi setelah kita menerapkan beban, kita dapat melihat reaksi balik yang ditimbulkannya.
Pada jarak 15cm, dengan gaya yang diterapkan di kedua arah, terjadi permainan sekitar 6,5 mm.
Di sisi lain, penggerak harmonik memiliki kemampuan pengulangan yang sama baiknya dengan penggerak sikloidal. Namun, ketika gaya diterapkan di kedua arah, reaksi baliknya akan lebih besar, dengan permainan 8 mm pada jarak 15cm.
Jika kita mengamati reaksi balik dalam posisi diam dan dengan menerapkan sedikit gaya, maka penggerak harmonik menunjukkan hasil yang lebih baik. Di sini rasanya bahkan tidak ada serangan balik sama sekali, karena bahkan dengan sentuhan sekecil apa pun, outputnya memberikan perlawanan. Sebaliknya, pada penggerak sikloidal, jarak keluaran bebas totalnya sekitar 2 mm pada jarak yang sama yaitu 15 cm.
Namun, ketika menerapkan gaya yang sedikit lebih besar, penggerak sikloidal menunjukkan hasil yang sedikit lebih baik, atau pemutaran 5,5 mm sedangkan penggerak harmonik menunjukkan pemutaran hingga 7 mm.
Torsi
Oke, sekarang mari kita lihat keluaran torsinya. Inilah percobaan pertama dari cycloidal drive dan bang. 22N pada jarak 15mm dan ada sesuatu yang pecah.
Saya membuka tutupnya dan itu adalah poros keluaran yang rusak. Saya sekarang mencetak yang baru dalam PLA putih dan dengan Kepadatan Pengisian yang lebih tinggi serta suhu yang lebih tinggi untuk membuat bagian tersebut lebih kuat.
Jadi, pada putaran berikutnya tidak ada yang rusak dan maksimal pada 32N pada jarak 15cm, atau torsinya 4,8Nm.
Dibandingkan dengan torsi yang dihasilkan motor stepper NEMA17 ini tanpa gearbox, sekitar 2N pada jarak 15cm, atau torsi 0,3Nms, itu meningkat sekitar 16 kali lipat. Efisiensinya sekitar 65%, karena rasio pengurangannya adalah 25:1 dan dalam kondisi ideal kita harus mendapatkan peningkatan torsi 25 kali lipat, namun kita hanya mendapat peningkatan 16 kali lipat.
Penggerak harmoniknya memberikan hasil yang sama persis yaitu 32N pada jarak 15cm atau torsi 4,8Nm. Sekali lagi, efisiensinya sama, sekitar 65%. Bagi saya itu sedikit mengejutkan, karena saya memperkirakan bahwa penggerak harmonik akan menjadi kurang efisien dibandingkan penggerak sikloidal.
Jadi, saat NEMA17 mencapai kecepatan maksimal 4,8Nm, saya menggantinya dengan satu stepper NEMA23 besar dengan mengganti poros input dan braket pemasangan.
Benda ini sendiri memiliki torsi sebesar 3Nm. Saya awalnya mencoba mengujinya dengan tongkat kayu 15cm yang sama tetapi patah pada torsi 80N, atau 12Nm.
Saya menggantinya dengan tongkat triplek yang lebih kuat dan mengukur gaya sebesar 30N pada jarak 50cm. Itu adalah torsi sebesar 15Nm yang hanya 5 kali lebih tinggi dari 3Nm yang dihasilkan oleh stepper itu sendiri.
Di sini bukan motor stepper yang maksimal, melainkan penggerak sikloidal yang mulai skip. Jika dilihat ke dalamnya, terlihat bahwa piringan sikloidal pecah di area kontaknya dengan bantalan eksentrik.
Saya mencetak disk baru dengan 4 Garis Dinding dan meningkatkan Kepadatan Pengisian dan mengujinya lagi. Kini penggerak cycloidal mencapai gaya 43N pada jarak 0,5m, atau sekitar 4,4kg pada jarak setengah meter atau torsi 21,5Nm.
Itu mulai dilewati lagi dan banyak reaksi balik muncul yang berarti ada kegagalan lain di dalamnya. Jika dilihat ke dalam, terlihat adanya deformasi bentuk cakram sikloidal.
Jadi itulah torsi maksimum yang dapat ditangani oleh penggerak sikloidal ini. Meskipun peningkatan torsinya hanya 7 kali lipat, menurut saya ini tetap mengesankan karena bebannya sangat besar mengingat ini dicetak 3D dan gearbox mal.
Di sisi lain, penggerak harmonik langsung gagal pada motor stepper NEMA23. Tidak mungkin penggerak harmonik dapat menangani torsi sebesar itu seperti penggerak sikloidal. Dinding spline fleksibel terlalu timah dan bahan PLA terlalu lemah.
Dari segi ketahanannya sama saja. Penggerak sikloidal dapat bertahan lebih lama dibandingkan penggerak harmonik.
Tentu saja, kita berbicara tentang drive cetak 3D di sini.
Kesimpulan
Jadi, apa keputusan akhir saya, mana yang lebih baik penggerak harmonik cetak 3D atau penggerak sikloidal cetak 3D?
Jawabannya paling tidak populer, tergantung. Maksud saya, mengingat hasil dari penggerak khusus ini, saya akan melakukan puncak pada penggerak sikloidal. Ini menawarkan torsi lebih besar, lebih andal, dan lebih tahan lama. Tentu saja, ada juga ruang untuk meningkatkan reaksi balik jika kita membuat disk sikloidal menjadi lebih presisi.
Di sisi lain, penggerak harmonik pasti lebih baik dalam hal serangan balik, tetapi masalahnya adalah ketahanan spline fleksibel. Maksud saya, ini menangani beban stepper NEMA17 seperti penggerak cycloidal yang baik-baik saja. Namun, untuk meningkatkan daya tahan, kami memerlukan desain spline fleksibel yang berbeda, lebih besar dan lebih panjang, yang berarti penggerak harmonik akan kehilangan beberapa poin dalam hal kekompakan.
Bahan pencetakan 3D yang berbeda juga akan membantu. Misalnya, flex spline terakhir yang saya buat baik-baik saja hingga keesokan harinya ketika outputnya mulai lebih tersentak-sentak. Saya menyadari bahwa spline fleksibel PLA telah mengalami deformasi plastis hanya dengan duduk dalam satu posisi sepanjang malam.
Beri tahu saya pengalaman Anda dengan penggerak harmonik dan sikloidal di bagian komentar.
Saya harap Anda menikmati tutorial ini dan mempelajari sesuatu yang baru. Jangan ragu untuk mengajukan pertanyaan apa pun di bagian komentar di bawah.
