如何解決減速器的振動問題歷來是機(jī)械行業(yè)的難點(diǎn),也是使用者所關(guān)心的問題。減速器振動問題不但會對機(jī)器人的最終使用者造成很大的影響,也會對機(jī)器的使用壽命產(chǎn)生一定的影響。更重要的是,這制約了機(jī)器人在高端裝備制造業(yè)中“大展拳腳”;由于減速器的振動會傳到機(jī)械臂的末端,導(dǎo)致機(jī)械臂的末端產(chǎn)生抖動,使得機(jī)器人的軌跡精度和重復(fù)定位精度大為下降。
比如,在復(fù)雜曲面和復(fù)雜形狀的焊接過程中,由于減速器的振動,會造成機(jī)器人的運(yùn)動軌跡不平滑,或者是軌跡不連續(xù)性,這就會造成機(jī)器人的工作性能降低,影響其穩(wěn)定,不利于機(jī)器人的軌跡優(yōu)化,給實(shí)際應(yīng)用帶來很大的難度。因此,若不能有效地解決減速器的振動問題,將使其難以滿足高精度、高速生產(chǎn)的要求。
而且,如果減速器的振動太大,會極大地降低機(jī)器人的運(yùn)動極限,導(dǎo)致機(jī)器人的定位時(shí)間延長,從而影響其工作效率;同時(shí),由于減速機(jī)構(gòu)的振動,使其在移動時(shí)受到額外的沖擊,使整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的壽命大大縮短。
減速機(jī)的振動是由什么造成的?
所以,怎樣來解決這個(gè)讓人頭疼的減速器振動問題?
我們必須先從理論上來理解減速機(jī)為何會產(chǎn)生振動。
就拿諧波減速機(jī)來說吧。
根據(jù)齒輪的嚙合原理,如果嚙合有干擾或齒面光潔度不佳,則會造成嚙合碰撞力的增加,使減速器振動急劇增加。
從薄壁缸的機(jī)制來看,諧波減速器振動的深層原因是:
1、通過理論分析,發(fā)現(xiàn)減速器的振動與材料的密度、材料的楊氏模量、泊松比成正比。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對減速器的振動有一定的影響。振動的幅度與齒輪的嚙合長度、軟輪的壁厚、軟輪的半徑等因素有關(guān)。
3、由于零件的加工精度,減速器的某些重要零件,如凸輪軸形位公差的齒面光潔度,若其形狀公差過大,則會引起諧波減速器的偏心,偏心力將作為減速器振動的動力,從而加重振動。
4、減速器的安裝,部件的選擇不當(dāng),不但會造成減速器的不均衡,還會引起新的諧波,從而導(dǎo)致系統(tǒng)的振動增大,并提高系統(tǒng)發(fā)生共振的幾率。
通過對上述振動原理的分析,普尼柯減速機(jī)從齒型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行了 SP齒形與凸型曲線的設(shè)計(jì),并對齒輪的最佳嚙合長度、軟輪的最優(yōu)壁厚度進(jìn)行了優(yōu)化。普尼柯減速器獨(dú)特的齒輪結(jié)構(gòu),提高了傳動精度,輸出扭矩性能提高了30%,剛度也達(dá)到了10%。另外,提高齒面的加工精度、齒面的光潔度、減少摩擦力都可以提高減速器的傳動舒適性。
在選材方面,普尼柯減速機(jī)采用了低密度、高彈性模量的新型合金鋼,并對其進(jìn)行了優(yōu)化,使其晶粒更加精細(xì),彈性模量和泊松比得到了進(jìn)一步的改善;以上措施均有效地防止了減速器的振動,以下為改善后的材料晶粒的金相變化,其晶粒度級別已達(dá)1~2級。
在零件加工中,對裝夾工裝及工藝進(jìn)行改進(jìn),使工件在加工過程中的夾具數(shù)目和更換加工基準(zhǔn)的變化最小化,提高了加工精度;以凸輪軸為例,其凸輪的對稱度控制在5微米以內(nèi),外形尺寸不超過2微米。
在組裝規(guī)則上,采用了人工智能技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對諧波減速器的“智能”組裝。以下是流程圖: