如何解决减速器的振动问题历来是机械行业的难点,也是使用者所关心的问题。减速器振动问题不但会对机器人的最终使用者造成很大的影响,也会对机器的使用寿命产生一定的影响。更重要的是,这制约了机器人在高端装备制造业中“大展拳脚”;由于减速器的振动会传到机械臂的末端,导致机械臂的末端产生抖动,使得机器人的轨迹精度和重复定位精度大为下降。
比如,在复杂曲面和复杂形状的焊接过程中,由于减速器的振动,会造成机器人的运动轨迹不平滑,或者是轨迹不连续性,这就会造成机器人的工作性能降低,影响其稳定,不利于机器人的轨迹优化,给实际应用带来很大的难度。因此,若不能有效地解决减速器的振动问题,将使其难以满足高精度、高速生产的要求。
而且,如果减速器的振动太大,会极大地降低机器人的运动极限,导致机器人的定位时间延长,从而影响其工作效率;同时,由于减速机构的振动,使其在移动时受到额外的冲击,使整个机械系统的寿命大大缩短。
减速机的振动是由什么造成的?
所以,怎样来解决这个让人头疼的减速器振动问题?
我们必须先从理论上来理解减速机为何会产生振动。
就拿谐波减速机来说吧。
根据齿轮的啮合原理,如果啮合有干扰或齿面光洁度不佳,则会造成啮合碰撞力的增加,使减速器振动急剧增加。
从薄壁缸的机制来看,谐波减速器振动的深层原因是:
1、通过理论分析,发现减速器的振动与材料的密度、材料的杨氏模量、泊松比成正比。
2、结构设计对减速器的振动有一定的影响。振动的幅度与齿轮的啮合长度、软轮的壁厚、软轮的半径等因素有关。
3、由于零件的加工精度,减速器的某些重要零件,如凸轮轴形位公差的齿面光洁度,若其形状公差过大,则会引起谐波减速器的偏心,偏心力将作为减速器振动的动力,从而加重振动。
4、减速器的安装,部件的选择不当,不但会造成减速器的不均衡,还会引起新的谐波,从而导致系统的振动增大,并提高系统发生共振的几率。
通过对上述振动原理的分析,普尼柯减速机从齿型和结构设计两个方面进行了 SP齿形与凸型曲线的设计,并对齿轮的最佳啮合长度、软轮的最优壁厚度进行了优化。普尼柯减速器独特的齿轮结构,提高了传动精度,输出扭矩性能提高了30%,刚度也达到了10%。另外,提高齿面的加工精度、齿面的光洁度、减少摩擦力都可以提高减速器的传动舒适性。
在选材方面,普尼柯减速机采用了低密度、高弹性模量的新型合金钢,并对其进行了优化,使其晶粒更加精细,弹性模量和泊松比得到了进一步的改善;以上措施均有效地防止了减速器的振动,以下为改善后的材料晶粒的金相变化,其晶粒度级别已达1~2级。
在零件加工中,对装夹工装及工艺进行改进,使工件在加工过程中的夹具数目和更换加工基准的变化最小化,提高了加工精度;以凸轮轴为例,其凸轮的对称度控制在5微米以内,外形尺寸不超过2微米。
在组装规则上,采用了人工智能技术,实现了对谐波减速器的“智能”组装。以下是流程图: