機器人驅(qū)動系統(tǒng)要求傳動系統(tǒng)間隙小、剛度大、輸出扭矩高以及減速比大,常用的減速機構(gòu)有:
- RV減速機構(gòu);
- 諧波減速機械;
- 擺線針輪減速機構(gòu);
- 行星齒輪減速機械;
- 無側(cè)隙減速機構(gòu);
- 蝸輪減速機構(gòu);
- 滾珠絲杠機構(gòu);
- 金屬帶/齒形減速機構(gòu);
- 球減速機構(gòu)。
其中諧波減速器廣泛應(yīng)用于小型的六軸搬運及裝配機械手中,下面介紹其工作原理。
諧波減速機-RV減速機主要由三個基本構(gòu)件組成:
(1)帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(剛輪),它相當于行星系中的中心輪;
(2)帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪),它相當于行星齒輪;
(3)波發(fā)生器H,它相當于行星架。
諧波減速機-RV減速機的使用,通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。
波發(fā)生器H是一個桿狀部件,其兩端裝有滾動軸承構(gòu)成滾輪,與柔輪1的內(nèi)壁相互壓緊。柔輪為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪,其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的總長。
波發(fā)生器是使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件。
當波發(fā)生器裝入柔輪后,迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形,其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒*嚙合,而短軸兩端附近的齒則與剛輪*脫開。周長上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。
當波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時,柔輪的變形不斷改變,使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變,由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……,周而復(fù)始地進行,從而實現(xiàn)柔輪相對剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。
工作時,固定剛輪,由電機帶動波發(fā)生器轉(zhuǎn)動,柔輪作為從動輪,輸出轉(zhuǎn)動,帶動負載運動。在傳動過程中,波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周,柔輪上某點變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù),以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。
雙波傳動的柔輪應(yīng)力較小,結(jié)構(gòu)比較簡單,易于獲得大的傳動比。
故為目前應(yīng)用zui廣的一種。下圖是諧波減速機的三大構(gòu)成部分的圖片解析。此圖十分準確的標明了柔輪、剛輪、波發(fā)生器所在的位置。
雖然這個諧波減速機只有是三個重要組成部件但是在能*制作這個諧波減速機的廠商只有日本的Nabtesco和Harmonic Drive雖然并不是只有他們會制作,而是他們的諧波減速機制作工藝和掌握的技術(shù)含量比其他廠家多太多了。就目前機器人行業(yè)75%的精密減速機被日本的Nabtesco和Harmonic Drive兩家壟斷(業(yè)界俗稱RV減速機和諧波減速機),包括ABB、FANUC、KUKA等主流機器人廠商的減速器均由上述兩家公司提供。其中Harmonic Drive在工業(yè)機器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有15%的*。