Создание SCARA робота

[K@RLSON]

Хочу сделать SCARA робота для тех кому не понятно, что это такое вот ссылки:

Здесь он показан как взять/положить:
http://www.youtube.com/watch?v=v5eR0eHknZk
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=v5eR0eHknZk[/youtube]

Здесь показано, что он может и писать:
http://www.youtube.com/watch?v=DmUlbw8kiX8
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=DmUlbw8kiX8[/youtube]

Очевидные преимущества по сравнению с порталами:
1. Механически прост. Нет необходимости в большом количестве дорогого профиля, направляющих, ШВП и т.п.
2. Высокая скорость движения, которой можно добиться без использования высоко оборотистых моторов.
3. Небольшой вес.

Основные проблемы при создании (которые я пока увидел):
1. Сильно критичен к люфтам.
2. Необходимы очень точные энкодеры. Крупные фирмы при создании таких роботов используют энкодеры на 17 бит(131 072) это ограничивает длинну 1-го плеча в 250 мм т.к. при этой или меньшей длине возможно добиться точности 0,01 мм на 1-ом плече.

Теперь собственно про то что я хочу.
Длинна каждого плеча(X,Y,Z[можно уменьшить до 300мм]) 500 мм и точность к которой хочется стремиться на максимальном удалении 0,001 мм(в принципе это фантастика, но ИМХО лучше упростить требования, чем усложнять). Скорость до 2 об/сек (без нагрузки).
Применение:
фрезерование дерева, мягких пластиков, мягких цветных металлов(алюминий и т.п.), лазерная резка, лазерная гравировка, лазерная сварка, лазерное упрочнение и лазерная наплавка.

Основные вопросы и проблемы:
1. Какие нагрузки будут при фрезеровании алюминия или чего-то подобного при использовании высокоскоростного шпинделя и твердосплавных фрез? Т.е. высокая скорость подачи при малом припуске.
2. При параметрах 1000мм(оба плеча X,Y) и точности 0,001 мм необходим энкодер с количеством измерений на оборот (6 283 185), если в битах, то ближнее это 23 бит (8 388 608) про такие энкодеры я даже не слышал. Максимум про которые я читал это 3 600 000 делает Питерская фирма.
- Мысли по решению этой проблемы такие:
Использовать редуктор (в принципе его все-равно использовать), но редуктор должен быть БЕЗЛЮФТОВЫМ. И энкодер установить на вал двигателя, а не на вал редуктора.
Т.к. скорость планируется 2 об/сек (120 об/мин) без нагрузки то можно использовать шаговый двигатель и редуктор 25:1. 3000 об/мин это много для ШД и момент сильно упадет, но из-за редуктора это неркетично.
При такой схеме получается, что энкодер уже должен быть 251 327 имп. на оборот, если в битах 18 бит (262 144). Это уже абсолютно реальные цифры.
Собственно сами вопросы:
Насколько реально сделать/купить безлюфтовый редуктор?
Что лучше(проще и дешевле) безлюфтовый редуктор или очень точный энкодер?
P.S.
У меня есть мысли по созданию очень точных и недорогих энкодеров(21 бит и более), но это совсем другая история.

[kentawrik]

Идея хорошая.
Энкодеры я думаю нужны не стандартные. Например если сделать емкостной - то сейчас есть измерители емкости с разрешалкой 24 бит не дорогие.
Но энкодеры сделать можно толковые если уйти от стандартных схем.
Идеи тоже есть, но чтобы обеспечить приемлемую скорость - я сейчас осваиваю программируемую логику... Есть идея двуступенчатого инкрементно-абсолютного энкодера. Если получится - выложу на форуме...
Еще бы времени много было...

Редуктора должны быть или безлюфтовые или с преднатягом. Изготовление подобных машинок как раз и останавливает отсутствие хороших редукторов.

У меня пока идея такова - двигатель типа линейного, с емкостным энкодером.
но когда займусь этим - не знаю...

0.001 - это круто и на пластике нафиг не надо. Поверьте мне - втулки на турбины точат с точностью 0.01 мм а дерево Вам с такой точностью зачем?
0.1 за глаза! 1200 точек на дюйм - это хорошая разрешалка для принтера - а это всего лишь 0.02 мм...
2400 - это больше 0.01мм - подсчитайте сами. Ra 5-10 это нормальная шероховатость, а это горы с высотой 0.01мм-0.005мм. А для изготовлени букв размером 20-30 см точность 0.5 мм - это круто!

[spike]

Чутка поприкидывал:
Допустим имеем ШД - 400 полушагов на оборот, редуктор - 1/25, два плеча по 500мм:

• Смещение точки инструмента при:
• первое плечо - положение 0ШД, второе плечо +1ШД (повернуто на угол +0.036°) -> смещение (разрешение) = 0.31мм )bw3(
• первое плечо +1ШД, второе 0ШД -> 0.63мм
• первое плечо +1ШД, второе -1ШД -> 0.31мм

Да уж... не айс... хотя это смотря для чего )ad( ... Где-то натыкался на планетарные редукторы с коэффициентом 1/100.
А может начать с модели?

[kentawrik]

Планетарку можно сделать по подобию верньерного механизма из подшипников. И конструктивом совместить с подшипниками осей. Но тогда энкодер просто обязателен.
Вообще скара по идее должен именно для ненагруженных применений идти, нагружать его свободно можно по оси Z.
А высокие скорости это при использовании или BLDC или щеточных двигателей - но никак не шаговиков. Да и мощность для таких скоростей хорошая нужна.
Хотя если бы попробовать использовать гидравлические поворотные модули - проблема еще проще бы решалась.

[K@RLSON]

Использованием микрошага и энкодера можно добиться более мелкого и точного дробления оборота.
В тему безлюфтовых редукторов.
Раньше видно просто не вникал.
Вариант как убрать люфт при зацеплении шестеренок редуктора:
Берем обычный редуктор и одну из шестеренок разрезаем пополам (перпендикулярно плоскости зубов). Получаем 2 тонких шестерни. Между ними вставляем пружину(стяжка или стопорное кольцо) и закрепляем ее на обеих половинках шестерни. Эта пружина будет стремиться повернуть/раздвинуть половинки шестерни в разные стороны. В итоге получается, что при вращении в каждую сторону участвует(начинает вращение без люфта) 1 половинка шестерни.

[spike]

Вот по редукторам можно почитать, да и купить: http://www.gearmotor.ru
Видел где-то на chipmacker.ru человек делал червячную передачу - обычным метчиком нарезал резьбу на шестерне.

[RoboTok]

Тема хорошая, но не для фрезера.
Жёсткости у конструкции нету.

Черчение, расфасовка и т.д.

Человек рассказывал, что безлюфтовые редукторы заказывали в Японии по 1000 евро и не факт, что ещё продадут...

[K@RLSON]

Про необходимую жесткость можно поподробнее?
Когда я изучал этот вопрос я попал на работу где рассчитывалось рабочее время и потребности цеха в оборудовании.
В ней приводился пример для расчета такой:
Надо снять припуск 6 мм (марка стали тоже была дана) с определенной чистотой.
Дальше по справочникам подобрали фрезу 12,5мм на 12 зубов.
Решили делать в 2 прохода 5мм и 1мм.
Посчитали или взяли из справочников все необходимые параметры.
Получилось усилие резания при припуске 5 мм приблизительно 37000Н, продольная составляющая резания 22000Н, скорость фрезы что-то 78 об/мин. И пришлось уменьшать скорость фрезерования т.к. станок такого выдержать немог.
А при припуске 1 мм и скорости фрезы приблизительно 1200 об/мин усилие резания 521Н, дальше расчеты не производились т.к. это станок был способен сделать с запасом, но по аналогии горизонтальная составляющая должна была быть 312Н.
Выигрыш по времени они получили ~10% но надо было 2 линии настроенных станков одна 5мм и одна 1мм.
Думаю суммарно они только проиграли.

Если подходить с такой позиции:
Больше скорость подачи, больше скорость фрезы, меньше диаметр фрезы, меньше припуск.
Все-равно получится быстрее и с большей чистотой, но с меньшими усилиями.

Может в чем и неправ т.к. в этом совсем мало понимаю.

[RoboTok]

Увы я вообще ничего в этом не понимаю, НО...
Если вы ещё внимательно посмотрите на ролике в первом посте, то заметите для чего такие устройства разрабатывают.