LS Manufacturing

В робототехнической системе три основных свойства: точность, передача и торможение – зависят от надёжности основных компонентов. Основание энкодера обеспечивает нулевой дрейф позиционирования, конические шестерни – эффективную передачу мощности, а тормозные канавки – мгновенный и безопасный отклик – всё это незаметные, но непосредственные факторы, влияющие на экстремальную производительность робота.

В этой статье будут объяснены:

1. База медицинского робота-энкодера : хирургическая точность 0,1 мм
2. Конические шестерни промышленного робота : нулевой износ за миллионы циклов
3. Тормозной слот Logistics AGV: экстренное торможение 12 мс

Данные подтверждают, что производительность может быть увеличена до 60% при использовании правильных основных компонентов. Благодаря своему опыту в области специальных материалов и адаптации к потребностям отрасли, компания LS становится предпочтительным партнером ведущих мировых компаний-производителей робототехники .

Почему 89% оснований для монтажа энкодеров преждевременно выходят из строя?

1.Кейс: Как ошибка в 0,1 мм делает недействительными данные обучения хирургического робота?
Предыстория дела
В 2023 году всемирно известный производитель хирургических роботов столкнулся с серьезным техническим кризисом: после того как его новейший ортопедический хирургический робот продолжал работать в течение 2 часов, произошло систематическое смещение конечного эффектора на 0,1 мм, что привело к полному отказу навигационных данных, запланированных перед операцией, и резкому снижению точности хирургического вмешательства.

Анализ отказов
После тщательной диагностики команда инженеров LS обнаружила, что:

• Виновник: тепловое расширение основания из алюминиевого сплава 6061.
  При длительной работе оборудования температура основания повышается до 65°С из-за нагрева двигателя, а тепловое расширение алюминиевого сплава приводит к деформации поверхности крепления энкодера.
• Катастрофические последствия

1. Точность позиционирования робота ухудшается с номинальных 0,05 мм до 0,15 мм.
2. Предоперационно обученная навигационная модель ИИ дала сбой из-за смещения точки отсчета
3. Клинические процедуры прерываются, и возникает риск повреждения нервов.

2. Соревнование материалов: алюминиевый сплав 6061 против алюминия с керамическим композитным покрытием. Кто победит?
Сравнение ключевых показателей эффективности

Почему керамическое композитное покрытие из алюминия является оптимальным решением?

• Термическая стабильность: коэффициент теплового расширения на 70% ниже, что обеспечивает нулевой дрейф при высоких температурах
• Повышенная жесткость: удельная жесткость выше на 52%, что обеспечивает устойчивость к вибрационным деформациям
• Оптимизация охлаждения: быстрый отвод тепла от двигателя и снижение повышения температуры

3. Прорыв в технологии обработки: как достичь плоскостности ±0,003 мм при резке с охлаждением жидким азотом?

Фатальные недостатки традиционной обработки

• В процессе традиционной обработки на станках с ЧПУ тепло, выделяемое при резке, вызывает локальное повышение температуры, что приводит к термической деформации на микронном уровне.
• Износ инструмента влияет на однородность поверхности, а накопленные ошибки трудно контролировать.

Технология резки с охлаждением жидким азотом компании LS

-196℃ сверхнизкотемпературная обработка

• Жидкий азот непрерывно охлаждает инструмент и заготовку, полностью исключая термическую деформацию.

Точность поверхности на наноуровне

• Шероховатость поверхности Ra≤0,2мкм (уровень зеркала)
• Плоскостность ±0,003 мм (1/25 волоса)

Продолжительность жизни увеличилась в 3 раза

• Усталостная долговечность превышает 2 миллиона раз за счет регулирования остаточного напряжения сжатия

4. Клиническая проверка: данные 6-месячных испытаний из 12 больниц.

В строгом двойном слепом тесте производительность устройства с использованием алюминиевой основы с покрытием из керамического композита LS была оценена следующим образом:
✅ Непрерывная 8-часовая операция, отклонение точности ≤ 0,03 мм
✅ Базовый срок службы увеличен с 3 до 10 лет
✅ Цикл калибровки системы увеличен в 4 раза (еженедельно → ежеквартально)

Как конические шестерни определяют реализм моделирования военных роботов?

1. Уроки, извлеченные из крови и слез: как высокочастотный удар частотой 20 Гц разрушает традиционные шестерни из цементированной стали?

Ретроспектива несчастных случаев на симуляторах поля боя
В 2022 году на армейской учебной базе новая платформа для симуляции вождения бронетехники внезапно взорвалась после 72 часов непрерывной работы. Последующий анализ показал:

• Причина отказа: В условиях, имитирующих удар взрыва, шестерни подвергались воздействию высокочастотных знакопеременных нагрузок частотой 20 Гц.
• Недостатки материала: Традиционная цементированная сталь (18CrNiMo7-6) имеет два фатальных недостатка:

Недостаточная твердость сердечника (HRC32 → резко упала до HRC22)

Сегрегация карбидов по границам зерен образует источник микротрещин

Катастрофические последствия

2. Революция материалов: как порошковая металлургия позволяет достичь плотности 98% + контроля пор на наноуровне?
Сравнение характеристик традиционной цементируемой стали и стали, полученной методом порошковой металлургии с низким содержанием углерода

Прорыв в основных технологиях

• Плазменная атомизация с вращающимся электродом: получение сферического порошка размером 15–53 мкм, содержание кислорода <50 ppm
• Контроль нанопор: структура с закрытыми ячейками размером 200 нм, полученная с помощью горячего изостатического прессования методом HIP
• Градиентная термообработка: идеальное сочетание твердости поверхности HRC60 и сердцевины HRC42

3. 0,3 секунды жизни и смерти для тормозной системы: авария цепи, вызванная неравномерным обугливанием фрикционных канавок
Авария с участием роботизированной руки на автомобильном заводе
Робот-манипулятор сварочной линии одной автомобильной компании столкнулся с конвейерной лентой весом 530 кг из-за задержки торможения в 0,3 секунды. Анализ несчастных случаев, проведенный компанией LS, показывает:

• Основная причина: разница в толщине слоя локального карбонизации тормозной канавки достигает 0,15 мм (стандарт требует ≤0,03 мм)
• Механизм отказа:

Коэффициент трения колеблется в пределах 0,12-0,35 (по проекту требуется 0,18±0,02).

Окислительное отслоение происходит в области высоких температур (＞600℃)

4. Двойная технологическая революция: лазерная наплавка + интеллектуальный мониторинг

Прорыв в лазерной наплавке карбида вольфрама

• Стабильность коэффициента трения: увеличилась с ±0,085 до ±0,038 (↑55%)
• Равномерность толщины слоя: значение CV снижено с 12% до 3,7%
• Предел термостойкости: увеличен с 750℃ до 1100℃

Система инфракрасного тепловизионного мониторинга в реальном времени

• Матричный сенсор 64×64 пикселей: частота дискретизации 50 Гц
• Прогнозирование температурного поля с помощью ИИ: предупреждение за 300 мс об аномальном повышении температуры
• Механизм самокомпенсации: точность динамической регулировки коэффициента трения достигает ±1,5%

Медицина против обороны: выбор материалов под перекрестным огнем

Принцип медицинской промышленности «жизнь прежде всего»: биосовместимость решает всё
Типичный случай: шарнирная рука из титанового сплава ортопедического хирургического робота
Основные требования: долгосрочно имплантируемые детали должны соответствовать стандартам биосовместимости ISO 10993.

Материальное решение:
✅ Титановый сплав Ti-6Al-4V ELI медицинского класса (сверхнизкое содержание интерстициальных элементов)
✅ Микродуговое анодирование поверхности (формирование биоактивного оксидного слоя толщиной 50 мкм)

Производительность:

Оценка теста цитотоксичности 0 (оптимальный уровень)

Скорость интеграции кости увеличилась на 40% (по сравнению с нержавеющей сталью)

Коррозионная стойкость > 30 лет (испытание с имитацией биологической жидкости)

Правила «выживания на поле боя» в военной промышленности: электромагнитное экранирование и устойчивость к экстремальным условиям окружающей среды

Анализ гальванических покрытий из медно-никелевого сплава в системах связи бронетехники
Электромагнитные угрозы: Интенсивность электромагнитного импульса на современных полях сражений может достигать 50 кВ/м.

Военные решения:
✅ Покрытие из медно-никелевого сплава CuNi15Zn20 (толщина ≥80 мкм)
✅ Многослойная экранирующая структура (затухание > 120 дБ при 1 ГГц)

Данные измерений:

Поддерживать 100% связь при испытаниях ядерного электромагнитного импульса (NEMP)

Отсутствие коррозии после 5000 часов испытаний в солевом тумане (значительно превышает стандарт MIL-STD-810G)

«Метод балансировки затрат» для промышленного производства: как заменить металл модифицированным ПЭЭК?

Облегченный корпус роботизированной руки на линии производства автомобилей

Традиционное решение: соединение из алюминиевого сплава (стоимость 220 долл. США/шт., вес 1,8 кг)

Инновационное решение:

✅ ПЭЭК, армированный углеродным волокном (стоимость 95 долларов за штуку, вес 0,9 кг)

✅ Добавление твердой смазки MoS₂ (коэффициент трения снижен до 0,08)

Комплексные преимущества:

Трансграничное раскрытие информации: логика выбора материалов в трех основных областях
Основные приоритеты медицины, армии и промышленности

Трансграничные решения LS в области материалов
Медицинско-военные технологии слияния:
Разработка электромагнитного экранирующего покрытия на основе титанового сплава (с учетом биосовместимости и защиты от ЭМИ)

Применение в промышленной и медицинской трансформации :
Внедрение процесса стерилизации ПЭЭК в пищевое оборудование вместо нержавеющей стали с целью экономии 30% затрат

Ловушка точности 0,01 мм: почему «точности» недостаточно?

Катастрофа, вызванная ошибкой в 0,025 мм в полупроводниковом оборудовании
Реальный случай фабрики по производству 12-дюймовых пластин
В 2023 году ведущий мировой производитель микросхем столкнулся со странной ошибкой:

1. Статическая точность: ±0,008 мм (в соответствии с техническими характеристиками оборудования)
2. Динамическая погрешность работы: ±0,025 мм (что приводит к увеличению частоты поломок пластин на 27%).

Отчет о глубоком анализе компании LS:
✅ Динамическая деформация изгиба гармонической передачи: нелинейная деформация 0,017 мм при движении с частотой 10 Гц
✅ Эффект связи температуры и нагрузки: каждое изменение на 1°C приводит к дополнительной погрешности 0,0023 мм (R²=0,91)
✅ Накопление погрешности кинематической цепи: погрешность сцепления каждой оси увеличивается до 312% от номинального значения.

2. Невидимый убийца динамической нагрузки: механизм деформации гармонических передач на микронном уровне
Фатальные недостатки традиционных методов обработки

3. Обработка компенсации предварительной деформации: использование «обратного мышления» для решения динамических ошибок
Революция процессов LS
1.Мультифизическое имитационное моделирование

• Создание цифрового двойника с электромагнитно-термомеханической связью
• Прогнозирование переходной деформации за 0,01 секунды

2.Обработка обратной компенсации

• Предустановленная обратная деформация 0,018 мм при обработке зубьев
• Точность траектории компенсации достигает ±0,001 мм.

3. Проверка динамической калибровки

• Коррекция лазерных измерений в реальном времени в моделируемых рабочих условиях

Измеренный скачок производительности

Возрождение гиганта полупроводниковой промышленности: от 35% брака до 99,99% выхода годных изделий
Пример трансформации фабрики по производству 12-дюймовых пластин
До преобразования:

В час повреждалось 3–5 пластин

Потеря 1,2 млн долларов в месяц

После использования предварительно скомпенсированных гармонических передач LS:
✅ Точность динамического позиционирования стабильно составляет ±0,003 мм
✅ Непрерывная работа в течение 1000 часов без сбоев
✅ Доходность увеличилась с 64,7% до 99,93%

Медицинская робототехника: высокоточная энкодерная база обеспечивает «хирургическую стабильность»

В медицинской робототехнике важность точности очевидна и напрямую связана с жизнью пациентов. Например, хирургическая роботизированная система da Vinci должна обеспечивать точность позиционирования до 0,1 мм, что предъявляет крайне высокие требования к стабильности основания энкодера.

Компания LS использовала свои технические возможности для разработки титанового основания энкодера для ведущего производителя медицинских приборов . Основание имеет уникальную сотовую структуру и использует технологию наномасштабной обработки поверхности. После тщательного тестирования эксплуатационные характеристики были значительно улучшены: коэффициент теплового отклонения снизился на 42% – с 2,3 мкм/°C до 1,3 мкм/°C; эффективность подавления вибраций увеличилась на 65%; дрейф положения составляет менее 0,05 мм/год при длительном использовании.

Благодаря этой инновационной конструкции хирургический робот сохраняет стабильную точность при непрерывной работе в течение 8 часов. В результате успешность операций увеличилась с 97,2% до 99,6%, установив новый стандарт точности для отрасли медицинской робототехники.

Промышленные роботы: усиление конических зубчатых передач для достижения «долговечности на миллион циклов»

На линиях автомобильного производства сварочные роботы предъявляют чрезвычайно высокие требования к системе трансмиссии. Средний срок службы традиционных конических зубчатых передач составляет всего 350 000 циклов при непрерывных высоких нагрузках, что стало ключевым фактором, влияющим на надежность системы.

Компания LS разработала решение для конических зубчатых передач из цементированной азотированной стали , которое позволило достичь значительного прорыва благодаря инновационной оптимизации профиля зубьев и передовым процессам обработки материалов: срок службы успешно превысил 1,2 миллиона циклов; КПД передачи увеличился до 98,7%; уровень шума снизился на 15 дБ.

В ходе 24-месячного реального наблюдения, проведенного автомобильным гигантом, сварочные роботы с коническими зубчатыми передачами LS показали хорошие результаты, снизив частоту отказов на 83%, увеличив интервалы технического обслуживания с 3 до 18 месяцев и сэкономив в среднем 12 500 долларов США на расходах на техническое обслуживание на одного робота в год.

Логистика в сфере AGV: интеллектуальная тормозная канавка для достижения «миллисекундного отклика»

В сфере электронной коммерции тормозная способность AGV играет решающую роль в обеспечении безопасности и эффективности работы склада. Время срабатывания традиционной тормозной системы составляет около 80 мс, что представляет серьёзную потенциальную угрозу безопасности при высокоскоростных и интенсивных операциях.

Компания LS разработала запатентованную конструкцию многоступенчатой тормозной канавки , которая включает в себя технологию гибридного электромагнитно-гидравлического торможения, что позволяет добиться значительного повышения производительности: время реагирования тормозов сокращается до 12 мс; тормозной путь сокращается на 60%; эффективность рекуперации энергии достигает 35%.

В ходе испытаний в азиатском распределительном центре мирового гиганта электронной коммерции система AGV, оснащенная тормозными слотами LS, продемонстрировала выдающиеся результаты: снижение количества столкновений на 92%; увеличение пиковой рабочей скорости на 40%; увеличение среднего ежедневного объема обрабатываемых посылок на 28 000 единиц.

Почему стоит выбрать LS?

1. Эксперты по материаловедению : имеют независимые формулы и процессы термообработки для 17 специальных сплавов.
2. Возможности прецизионного производства: точность обработки на микронном уровне (±2 мкм) и обработка поверхности на наноуровне
3. Опыт настройки в различных отраслях : в общей сложности было предоставлено 316 индивидуальных решений для 23 отраслей.
4. Инвестиции в НИОКР: 8,7% годового дохода инвестируется в разработку новых технологий.
5. Гарантия качества: процент брака составляет 0,12%, что значительно ниже среднего показателя по отрасли, составляющего 1,5%.

Краткое содержание

В эпоху стремительного развития робототехники такие «незаметные» компоненты, как основания энкодеров, конические шестерни и тормозные канавки, являются краеугольными камнями надежности и производительности системы. Обладая глубокими знаниями в области материаловедения, возможностями прецизионного производства и опытом адаптации к потребностям отрасли, компания LS продолжает предлагать ключевые решения для робототехники в различных областях. Если вашему робототехническому проекту необходимо преодолеть узкие места в производительности, профессиональная команда LS всегда готова решить ваши задачи, используя инновационные инженерные решения .

Отказ от ответственности

Содержание этой страницы предназначено исключительно для информационных целей. Серия LS. Никаких заявлений или гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности информации не предоставляется. Не следует полагать, что эксплуатационные характеристики, геометрические допуски, особенности конструкции, качество и тип материала, а также качество изготовления, которые сторонний поставщик или производитель предоставит через сеть Longsheng, соответствуют заявленным. Ответственность за это несет покупатель . Запросите коммерческое предложение на запчасти , чтобы определить конкретные требования к этим деталям. Свяжитесь с нами. Узнайте больше .

Команда LS

LS — ведущая компания в отрасли, специализирующаяся на индивидуальных производственных решениях. Обладая более чем 20-летним опытом работы с более чем 5000 клиентов, мы специализируемся на высокоточной обработке на станках с ЧПУ , изготовлении изделий из листового металла , 3D-печати , литье под давлением , штамповке металла и других комплексных производственных услуг.
Наш завод оснащён более чем 100 современными 5-осевыми обрабатывающими центрами и сертифицирован по стандарту ISO 9001:2015. Мы предлагаем быстрые, эффективные и высококачественные производственные решения для клиентов более чем в 150 странах мира. Будь то мелкосерийное производство или массовое изготовление по индивидуальному заказу, мы готовы удовлетворить ваши потребности с максимально быстрой доставкой в течение 24 часов. Выбирайте LS Technology ! Это означает выбор эффективности, качества и профессионализма.
Чтобы узнать больше, посетите наш сайт: www.lsrpf.com