行星減速機(jī)是伺服減速機(jī)的一種,下面我們來分析行星減速機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及減速機(jī)的運行原理。
行星減速機(jī)是運動控制系統(tǒng)中連接伺服電機(jī)和應(yīng)用負(fù)載的一種機(jī)械傳動組件。
如上圖所示,右側(cè)是動力輸入的入力端,行星減速機(jī)連接伺服電機(jī);左側(cè)是輸出軸即出力端,連接設(shè)備機(jī)械負(fù)載。
行星減速機(jī)與伺服電機(jī)合體完美的搭檔。
行星減速機(jī)在機(jī)械設(shè)備的運控系統(tǒng)中起到的作用主要包括:
傳輸電機(jī)動力和扭矩;傳輸和匹配動力轉(zhuǎn)速;
調(diào)整應(yīng)用端機(jī)械負(fù)載與驅(qū)動側(cè)電機(jī)之間的慣量匹配;
行星減速機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,如上圖所示,(自右向左)大致由電機(jī)側(cè)(輸入側(cè))
軸承、電機(jī)側(cè)法蘭、輸入軸、行星齒輪組、輸出軸、輸出側(cè)(負(fù)載側(cè))法蘭
和負(fù)載側(cè)軸承幾個部分組成。
而在這一系列組件的中間位置,就是任何行星減速機(jī)都必須搭載的核心傳動部件:行星齒輪組
可以看到,在行星齒輪組的結(jié)構(gòu)中,有多個齒輪沿減速機(jī)殼體內(nèi)圈環(huán)繞在一個中
心齒輪周圍,并且在行星減速機(jī)運轉(zhuǎn)工作時,隨著中心齒輪的自轉(zhuǎn),環(huán)繞在周邊
的幾個齒輪也會圍繞中心齒輪一起“公轉(zhuǎn)”。因為核心傳動部分的布局非常類似太
陽系中行星們圍繞太陽公轉(zhuǎn)的樣子,所以這種減速機(jī)被稱為“行星減速機(jī)”。
中心齒輪通常被稱為“太陽輪”,由輸入端伺服電機(jī)通過輸入軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
行星減速機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖有多個圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的齒輪被稱為“行星輪”,其一側(cè)與
太陽輪咬合,另一側(cè)與減速機(jī)殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈咬合,承載著由輸入軸通
過太陽輪傳遞過來的轉(zhuǎn)矩動力,并通過輸出軸將動力傳輸?shù)截?fù)載端。
正常工作時,行星輪圍繞太陽輪“公轉(zhuǎn)”的運行軌道就是減速機(jī)殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈。
當(dāng)太陽輪在伺服電機(jī)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時,與行星輪的咬合作用促使行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn);
同時,由于行星輪又有另外一側(cè)與減速機(jī)殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈的咬合,最終
在自轉(zhuǎn)驅(qū)動力的作用下,行星輪將沿著與太陽輪旋轉(zhuǎn)相同的方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上
滾動,形成圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運動。
通常,每臺行星減速機(jī)都會有多個行星輪,它們會在輸入軸和太陽輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力
的作用下,同時圍繞中心太陽輪旋轉(zhuǎn),共同承擔(dān)和傳遞減速機(jī)的輸出動力。
不難看出,行星減速機(jī)的電機(jī)側(cè)輸入轉(zhuǎn)速(即:太陽輪的轉(zhuǎn)速),要比其負(fù)載
側(cè)輸出轉(zhuǎn)速(即行星輪圍繞太陽輪公轉(zhuǎn)的速度)要高,這也是為什么它會被稱
作“減速機(jī)”的原因。
電機(jī)驅(qū)動側(cè)與應(yīng)用輸出側(cè)之間的轉(zhuǎn)速比值,稱為行星減速機(jī)的減速比,簡稱“
速比”,通常在產(chǎn)品規(guī)格中用字母 “ i ” 表示,它是由環(huán)形內(nèi)齒圈與太陽輪的尺
寸(周長或齒數(shù))之比決定的。一般情況下,具有單級減速齒輪組的行星減速
機(jī)速比通常在 3 ~ 10 之間;速比超過 10 以上的行星減速機(jī),需要使用兩級(或
以上)的行星齒輪組減速。
和所有運控傳動機(jī)構(gòu)一樣,在運控設(shè)備中使用行星減速機(jī)時,也需要考慮到其傳
動效率、剛性和精度。而由于在運轉(zhuǎn)時的咬合齒數(shù)較多,齒輪咬合的總體接觸面
積也比較大,因此,相比普通的固定齒輪減速機(jī),行星減速機(jī)的動力傳輸效率更
高,具備更強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩動力輸出能力,同時其傳動剛性也更硬。通常伺服行星減速
機(jī)的傳動效率可以達(dá)到 97% 以上,背隙一般低于3arcmin,剛性可達(dá)
3Nm/arcmin甚至更高。