Explorador de actuadores: dentro de una articulación robótica

Cómo funcionan juntas las piezas

1. Sigue el conjunto completo

   Separa los componentes. La electrónica está detrás del motor, la reductora delante y el cubo de salida apoyado en rodamientos conecta con la carga. Selecciona una pieza para conocer su función.

2. Convierte electricidad en movimiento del eje

   Los bobinados de cobre permanecen inmóviles mientras los imanes permanentes y el eje giran en su interior. El controlador sincroniza la corriente mediante la retroalimentación de posición. Esta animación prescribe la rotación; no resuelve las fuerzas electromagnéticas.

3. Fija la corona e impulsa el sol

   En la vista del tren de engranajes, observa un planeta girar mientras su centro se desplaza alrededor del sol. La corona fija restringe el movimiento. Tres planetas comparten la arquitectura; su número no determina la relación.

4. Cuenta cuatro vueltas por una

   El conjunto 4:1 tiene un sol de 18 dientes y una corona de 54. Cuatro vueltas del motor corresponden a una vuelta del portaplanetas. La salida gira en la misma dirección que el sol, mientras cada planeta también gira sobre su propio eje.

5. Intercambia velocidad por par

   Cambia de 4:1 a 6:1 manteniendo la velocidad y el par del motor. La velocidad de salida disminuye, el par disponible aumenta y la potencia mecánica se reduce según la eficiencia seleccionada. Son puntos de funcionamiento supuestos, no una envolvente de rendimiento del motor.

Las piezas principales

Tapa trasera

Cierra la parte posterior del actuador y aloja el conector del cable. Permanece fija a la estructura del robot.

Controlador del motor

Los transistores de potencia conmutan la corriente por las tres fases del motor. El controlador utiliza la retroalimentación de posición del rotor para sincronizar esa conmutación; la placa ilustra la ubicación de los componentes, no un circuito eléctrico.

Codificador de posición

Un disco con un patrón sigue al eje del motor mientras un sensor estacionario lee su posición. Este codificador del lado del motor observa el eje rápido; la holgura de la reductora aún puede introducir error en la posición de salida.

Carcasa y soportes del motor

Sostiene el estator y los rodamientos del eje del motor. La envoltura con nervaduras protege el interior; no se modela el rendimiento de refrigeración.

Estator y bobinados de cobre

Las bobinas estacionarias rodean el rotor. La corriente trifásica controlada produce el campo magnético giratorio que ejerce par sobre el rotor de imanes permanentes.

Rotor, imanes y eje

Los imanes permanentes y el eje central giran juntos dentro del estator, separados por un entrehierro. El eje impulsa directamente el engranaje solar.

Engranaje solar · 18 dientes

Recibe la rotación del motor. Sus dientes impulsan los tres planetas; el sol da cuatro, cinco o seis vueltas por una vuelta del portaplanetas en las configuraciones seleccionables.

Corona interna fija

Los dientes internos engranan con el exterior de cada planeta. Una chaveta de la carcasa encaja en la muesca exterior de la corona, manteniéndola inmóvil y transmitiendo el par de reacción a la estructura fija. Separa los componentes para ver la ranura de la chaveta.

Engranaje planetario 1

Gira sobre su eje del portaplanetas mientras su centro orbita alrededor del sol. Ambos movimientos son necesarios para engranar simultáneamente con el sol móvil y la corona fija.

Engranaje planetario 2

El segundo planeta idéntico está separado 120 grados alrededor del portaplanetas. Varios planetas ofrecen caminos de carga paralelos; no multiplican la relación de reducción.

Engranaje planetario 3

El tercer planeta completa el conjunto simétrico de engranajes. El reparto real de carga depende de la precisión de fabricación y la elasticidad, que no se calculan aquí.

Portaplanetas y ejes

Tres ejes fijos del portaplanetas sostienen los orificios de los planetas. Sus centros orbitan con este portaplanetas, que transmite la acción combinada de los engranajes al eje de salida.

Rodamiento de salida

Una pista interior sostiene el eje de salida mientras la brida delantera sujeta la pista exterior. Las bolas separan las pistas giratoria y estacionaria; no se calculan las fuerzas de contacto ni la vida del rodamiento.

Brida delantera de montaje

Posiciona el rodamiento de salida y se atornilla a la carcasa. Su abertura central permite que el eje de salida gire independientemente de la carcasa fija.

Eje y cubo de salida

Gira con el portaplanetas y transmite el movimiento a la articulación o carga. La reducción disminuye la velocidad y aumenta el par disponible; la eficiencia seleccionada representa una pérdida agregada supuesta.

Preguntas que vale la pena explorar