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構造原理-精密減速機

齒輪型減速機的問題點

什么是減速機?

減速機,是把從電機等動?源得到的動?(通常是小的扭矩和高的旋轉速度),通過齒數不同的齒輪嚙合組合,減速后輸出的裝置,相對于速度降低的比例,扭矩被反比例增大。
電機理想的輸出是定速回轉,為了得到實際需要的低轉速和大扭矩,通過減速機的減速作用和增加扭矩的作用就可以實現。
減速機構通過調整不同的齒數的齒輪的組合還是比較容易實現的,減速機就是包含減速機機構的組件裝置。例如:(螺旋齒輪、傘齒輪、準雙曲面齒輪)減速機、行星齒輪減速機、擺線減速機、諧波減速機、球減速機等。

背隙的存在

減速機在使用漸開線齒輪的情況下,背隙(Backlash)是不可或缺的存在。
為了實現零背隙,減速機的構成部件之間微小的間隙也不允許存在,必須常時處于接觸狀態。

背隙存在時候的劣勢和問題點

  • 背隙(定位精度惡化)
  • 因為敲齒而產生噪音、振動
  • 嚙合部位產生磨損、粉塵

向高精度、高性能追求的機械裝置對減速機也同時提出多種性能要求

  • 零背隙
  • 小型、緊湊、小尺寸
  • 高角度定位精度
  • 高效率
  • 低噪音
  • 低振動
  • 低慣性
  • 高剛性

球減速機-BR系列、JFR系列、SFP系列

什么是球減速機?

球減速機是解決由齒輪構成的減速機的問題點的,具有“零背隙構造”的減速機。
1.使用鋼球替代齒輪,常時滾動接觸來傳遞動力。
2.動力傳遞部(嚙合部位)通過施加預壓實現背隙為零。
使用鋼球進行動力傳遞,背隙為零的同時,并不增加摩擦,依然進行輕快的動力傳遞。
同樣的設計思路在球軸承、滾珠絲桿、直線滾動導軌上同樣發揮著鋼球的優勢。
球減速機-JFR

球減速機的構造

球減速機的構造:有點類似內外齒輪式的差速機構,但跟齒輪嚙合型的動力傳遞不同,是通過鋼球的轉動來進行動力傳遞,動作圓滑并且很少摩擦。
另外幾乎所有的鋼球都參與動力傳遞,傳動效率高。嚙合部分施加預壓,讓傳動部件之間間隙為零。

球減速機的動作原理

球減速機是運用擺線原理的減速機。
如圖1,2塊圓板夾住鋼球,一方固定,另外一方按照偏心量e來進行公轉,鋼球就會在2塊圓板上留下直徑e的圓形滾動軌跡。
接下來,如圖2所示,對于公轉圓板的1次公轉,公轉的同時也讓它進行θ度的自轉,鋼球的軌跡會在固定的圓板上畫出振幅e的外花瓣型擺線的曲線,在公轉的圓板上會畫出同振幅的內花瓣擺線的曲線。(或者是次擺線曲線)。
現在把以上想法逆向思維,請參看圖3,即一塊圓板上加工外花瓣形的擺線溝槽,另外一塊圓板上加工內花瓣形的擺線溝槽(溝槽可以允許鋼球滾動)。兩塊板相對,中間夾上鋼球。一塊板固定,讓另外一塊板做公轉運動,公轉圓板發生了與兩個圓板花瓣差成比例的自轉運動。
這個自轉,雖然是圖1上加上圓環溝槽的兩塊板綜合運動產生的,基本上還是跟大小兩個圓的滾動而產生的自轉是完全等價的。
具體的嚙合請看圖4,內花瓣曲線和外花瓣曲線有數個交叉點產生,在這些位置放入鋼球,所有的鋼球都自然被位置約束(嚙合),鋼球滾動的同時,傳動的動作和扭矩傳遞也同時發生。

于是我們就是用其中一塊板加工上內擺線曲線的滾槽、另外一邊加工上外擺線滾槽,中間夾上作為滾動體的鋼球,將一方固定,讓另一塊板做公轉運動,公轉圓板就會做2塊圓板上擺線曲線波數的差成比例的自轉。
圖1
圖2
圖3
圖4

球減速機的特征、優點

零背隙

動力傳動部沒有背隙,可以精密傳遞動力和進行高精度定位。

結構簡單、緊湊

減速機構以及輸入、輸出軸承部內藏于減速機本體,結構緊湊,作為輸入、輸出同心的減速機,可以簡單安裝。

免維護

潤滑脂封入,免維護。使用途中無需油脂更換。

對應任何電機

可以為客戶提供設計制作各個廠家電機的法蘭盤。

低噪音

回轉部全部是滾動接觸,沒有敲齒聲。

高效率

全部的鋼球都參與動力傳動,傳動效率高,跟滾珠絲桿同樣是滾動接觸,動作非常輕快。

薄型差動減速機-PSR系列、PSL系列

什么是薄型差動減速機?

圓周排列的滾子內側,將兩塊高信賴度的次擺線齒輪精致、高剛性對向配置,且通過精密滾子&孔的巧妙方式以及交叉滾子軸承的支撐進行輸出、實現尺寸超扁平型的超薄型差速減速機。

薄型差動減速機的構造

薄型差動減速機采用差動式減速機機構同和薄型交叉滾子軸承,讓實現超扁平的形狀成為可能。
另外次擺線齒輪、襯套以及傳動銷構成的結構,具有很高的嚙合率和極高的剛性,可以充分消化負載。動力傳動部分的多數部件同時嚙合有助于實現高精度。

輕量型PSL是在PSR的基礎上,把主要的部件11個中的6個部件,材質更改為鋁合金,實現了30%左右的輕量化。

薄型差動減速機的動作原理

差動減速機構部

外殼內嵌入可回轉的滾銷構成內齒輪,和輸入軸的偏心部通過軸承支撐的次擺線齒輪成為差速減速機構。
如果讓輸入軸回轉1次,次擺線齒輪公轉的同時,還會朝反方向自轉1齒的分位。
輸入軸和次擺線齒輪的差動量比就成為速度比。
輸入軸0回轉
輸入軸1/2回轉
入力軸1回転

偏心等速機構部

在差動減速機構下發生的次擺線齒輪公轉和自轉,只有自轉傳遞到輸出軸,這是偏心等速機構。
固定在輸出軸內的數根傳動銷鑲嵌著襯套,在次擺線齒輪小孔中與襯套接觸公轉,僅有自轉等速地傳遞至輸出軸。
輸入軸0回轉
輸入軸1/2回轉
輸入軸1回轉

薄型差動減速機的特征、優點

超扁平&緊湊

采用差動式減速機機構同和薄型交叉滾子軸承,讓實現超扁平的形狀成為可能。
可以為客戶裝置的軸向尺寸短縮和設備整體的緊湊做出貢獻。

高剛性

高嚙合率成就高負載和高剛性。

高效率

正確、合適的壓力角的設定,實現順滑的動作和高效率。

高逆向驅動效率

由于該減速機的高效率,從輸出軸的逆向輸入的傳動效率也很優秀。
良好的逆向驅動效率對于近些年處于高速發展的協作機器人、AGV等依靠電池驅動以及人機協作類的機械而言,特殊時候(電池沒電或者緊急停止時候),需要人力來恢復原狀的時候,該特點非常便利。

低背隙

零部件之間的間隙最優化,可以高精度定位。

輕量(PSL系列)

除了PSR系列以外,將主要11個部件中的6個的材質變更為鋁合金(PSL系列),比PSR實現30%的輕量化。

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