知否知否工业机器人的精密减速器

 

2019-03-18 17:42

  作为工业机器人核心零部件的精密减速器,与通用减速器相比,机器人用减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。精密减速器使机器人伺服电机在一个合适的速度下运转,并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度,提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。

  大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类:RV减速器和谐波减速器。一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置,即主要用于20公斤以上的机器人关节;而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部,即20公斤以下机器人关节。另外,行星减速器一般用在直角坐标机器人上。

  谐波减速器由“柔轮、波发生器、刚轮、轴承”这四个基本部件构成。柔轮的外径略小于刚轮的内径,通常柔轮比刚轮少2个齿。波发生器的椭圆型形状决定了柔轮和刚轮的齿接触点分布在介于椭圆中心的两个对立面。波发生器转动的过程中,柔轮和刚轮齿接触部分开始啮合。波发生器每正时针旋转180°,柔轮就相当于刚轮逆时针旋转1个齿数差。在180°对称的两处,全部齿数的30%以上同时啮合,这也造就了其高转矩传送。

  RV减速器刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高,适合中、重载荷的应用,但RV减速器需要传递很大的扭矩,承受很大的过载冲击,保证预期的工作寿命,因而在设计上使用了相对复杂的过定位结构,制造工艺和成本控制难度较大。RV减速器内部没有弹性形变的受力元件,所以能够承受一定扭矩。RV减速器的轴承是其薄弱环节,受力时很容易突破轴承受力极限而导致轴承异常磨损或破裂。在高速运转时这个问题更突出,所以RV减速机的额定扭矩随输入转速下降非常明显。

  RV减速器较机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命,而且回差精度稳定,不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低。所以许多国家的高精度机器人传动多采用RV减速器,因此,RV减速器在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。

  这些产品在某些型号上确实存在替代关系,但这几类减速器只能实现部分替代。绝大部分情况下,各类减速器很难实现替换,比如在速比方面,谐波和RV的速比都要远远大于行星,所以小速比领域是行星的天下。当然行星的速比是可以做大的,但是很难去替换谐波和RV。又比如刚性方面,行星和RV的刚性要好于谐波,在体现刚性的使用工况下,谐波很难有好的表现。

  谐波减速器的特点是轻和小,在这方面,行星和RV却很难做到。所以各类减速器只能在一部分情况下可实现替换,但是如果一种产品全方位替换另一种产品是不现实的。

  RV和谐波这两种传动有互补性,但也不排除结构设计优化和制造工艺突破后,在中低载荷应用领域形成局部竞争。

  综上可见,看似简单的减速器,实则是对我国工业基础系统的挑战。没有吃透相关材料、热处理、工艺的情况下,很难生产出完全满足机器人要求的精密减速器实属意料之内。返回搜狐,查看更多

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