Rám ramene: svar u paty nese páku
Robotické rameno je páka. Deset kilo na konci metrového vyložení je sto newtonů tíhy — ale sto newtonmetrů momentu u paty, a to je číslo, které svar cítí.
Moment u paty je
59 N·m a svar je využitý na
1 %.
Tíha 10 kg je 98 N, ale svar ji skoro necítí — cítí páku. Zvětšit profil z 60 na 90 mm srazí využití na 1 %, protože moment setrvačnosti obrazce roste s druhou mocninou rozměru. U rámu ramene je tedy rozměr profilu mnohem účinnější než velikost svaru — a navíc levnější, protože větší svar znamená víc tepla a víc deformace.
Tíha 10 kg je 98 N, ale svar ji skoro necítí — cítí páku. Zvětšit profil z 60 na 90 mm srazí využití na 1 %, protože moment setrvačnosti obrazce roste s druhou mocninou rozměru. U rámu ramene je tedy rozměr profilu mnohem účinnější než velikost svaru — a navíc levnější, protože větší svar znamená víc tepla a víc deformace.
Co z toho plyne pro návrh
| Zásah | Účinek na svar |
|---|---|
| zvětšit profil trubky | se čtvercem rozměru — I skupiny roste rychle |
| zvětšit krk svaru | lineárně |
| zkrátit vyložení | lineárně, ale mění to úlohu |
| svařit dokola místo po stranách | velký skok v I_x |
Rozměr profilu je nejúčinnější a zároveň nejlevnější. Větší svar znamená víc tepla, víc deformace a delší svařování; větší trubka stojí pár korun a moment setrvačnosti obrazce svarů roste s druhou mocninou.
Tři věci, které rám ramene navíc řeší
- Tuhost, ne pevnost. U ramene obvykle nerozhoduje, jestli svar vydrží, ale jestli se rám neprohne tak, že to na koncovém bodě je vidět. Prohnutí řeší FrameLab, ne tahle labka — ale oba výpočty tlačí ke stejnému řešení: větší profil.
- Únava. Rameno, které jezdí cyklus za cyklem, má za rok miliony cyklů. Rozhoduje pak třída detailu, ne statická únosnost — viz kapitola 9.
- Deformace při svařování. Housenka se smršťuje a rám se zkroutí. U ramene, kde se pak měří kalibrace, je to rozhodující vlastnost, kterou žádný z těchhle výpočtů nezachytí. Viz kapitola 11.