工業(yè)機(jī)器人是一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行裝置的、能夠完成各種移動(dòng)或工藝來(lái)代替人類(lèi)勞動(dòng)的通用機(jī)器。通常在生產(chǎn)中能代替工人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè),或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)。它能夠提升生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量,是企業(yè)補(bǔ)充和替代勞動(dòng)力的有效方案。
目前工業(yè)機(jī)器人發(fā)展特點(diǎn)是高速、精確、機(jī)身機(jī)構(gòu)緊湊、多自由度和提高剛性,重點(diǎn)領(lǐng)域還要求重載或響應(yīng)速度快。例如汽車(chē)整車(chē)生產(chǎn)的電焊機(jī)器人負(fù)載大部分在150-300Kg間,而電子領(lǐng)域的裝配機(jī)器人則需要快速的響應(yīng)流水線(xiàn)上的配件。
減速器在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的中間裝置,通常它把電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的,并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。目前成熟并標(biāo)準(zhǔn)化的減速器有:圓柱齒輪減速器、渦輪減速器、行星減速器、行星齒輪減速器、RV減速器、擺線(xiàn)針輪減速器和諧波減速器。80-90年代以來(lái),在新興產(chǎn)業(yè)如航空航天、機(jī)器人和醫(yī)療器械等發(fā)展的需求下,需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)的高性能精密減速器,其中RV減速器和諧波減速器是精密減速器中重要的兩種減速器。
RV減速器是在擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,具有二級(jí)減速和中心圓盤(pán)支承結(jié)構(gòu)。自1986年投入市場(chǎng)以來(lái),因其傳動(dòng)比大、傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)精度高、回差小、低振動(dòng)、剛性大和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器人的“御用”減速器。
諧波減速器由三部分組成:諧波發(fā)生器、柔性論和剛輪,其工作原理是由諧波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形,靠柔輪與剛輪嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力,并達(dá)到減速的目的;按照波發(fā)生器的不同有凸輪式、滾輪式和偏心盤(pán)式。諧波減速器傳動(dòng)比大、外形輪廓小、零件數(shù)目少且傳動(dòng)效率高。單機(jī)傳動(dòng)比可達(dá)到50-4000,而傳動(dòng)效率高達(dá)92%-96%。
精密減速器的存在使伺服電機(jī)在一個(gè)合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn),并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位需要的速度,提高機(jī)械體剛性的同時(shí)輸出更大的力矩。與通用減速器相比,機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。大量應(yīng)用在關(guān)節(jié)型機(jī)器人上的減速器主要有兩類(lèi):RV減速器和諧波
減速器。相比于諧波減速器,RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度。因此在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中,一般將RV減速器放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置;而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。