Во-первых, линейный механизм передачи
Механизм линейной трансмиссии, обычно используемый в промышленных роботах, может быть напрямую сгенерирован цилиндром или гидравлическим цилиндром и поршнем, а также может быть преобразован вращательным движением с использованием шестерни и рейки, шарико-винтовой гайки и других элементов трансмиссии.
1. Направляющая призматического соединения
Направляющая призматического шарнира может играть роль в обеспечении точности позиционирования и направления во время движения.
Существует пять видов призматических шарнирных направляющих: обычная направляющая скольжения, направляющая скольжения с гидравлическим динамическим давлением, направляющая скольжения с гидравлическим статическим давлением, направляющая с воздушным плаванием и направляющая качения.
В настоящее время пятый тип роликовых направляющих наиболее широко используется в промышленных роботах. Как показано на рисунке 2-15, конструкция направляющей качения поддерживается опорным сиденьем, которое можно легко соединить с любой плоскостью. В это время втулка должна быть открыта и заделана в поршень, что не только повышает жесткость, но и облегчает соединение с другими компонентами.
2. Реечное устройство
В реечном устройстве (рис. 2-16), если рейка зафиксирована, при вращении шестерни вал шестерни и тормозной диск перемещаются по прямой линии вдоль направления рейки. Таким образом, вращательное движение шестерни преобразуется в прямолинейное движение фрикционной пластины. Волочащая пластина поддерживается направляющим стержнем или направляющей, и разница возврата устройства велика.
3, шариковый винт и гайка
ШВП часто используются в промышленных роботах из-за их низкого трения и быстрой реакции на движение.
Поскольку в канавку винта гайки шарико-винтовой передачи помещается много шариков, шарико-винтовая передача подвергается трению качения в процессе передачи, а трение невелико, поэтому эффективность передачи высока, а явление проскальзывания может быть устранено при низких скорость. Обратное проскальзывание можно устранить, применяя определенный предварительный натяг во время сборки.
Как показано на рис. 2-17, шарик в гайке шарико-винтовой передачи циркулирует через канавку направляющей шлифовального круга для передачи движения и мощности, а эффективность передачи шарико-винтовой передачи может достигать 90 процентов.
4, цилиндр давления жидкости (газа)
Жидкостный (газовый) цилиндр представляет собой выходную энергию давления гидравлического насоса (воздушного компрессора) в механическую энергию, выполняет линейное возвратно-поступательное движение привода, использование жидкостного (газового) цилиндра позволяет легко достичь линейного движения. Жидкостный (газовый) цилиндр в основном состоит из цилиндра, крышки цилиндра, поршня, штока поршня, уплотнительного устройства и других компонентов. Поршень и цилиндр используют прецизионное скользящее взаимодействие, а масло под давлением (сжатый воздух) поступает с одного конца жидкостного (газового) цилиндра и толкает поршень к другому концу жидкостного (газового) цилиндра, чтобы реализовать линейную движение. Регулируя направление потока и расход гидравлического масла (сжатого воздуха) в цилиндр с жидкостью (газом), можно контролировать направление и скорость движения цилиндра с жидкостью (газом).
Два, вращающийся передаточный механизм
Как правило, двигатель может непосредственно генерировать вращательное движение, но его выходной крутящий момент меньше требуемого крутящего момента, а скорость выше требуемой скорости. Следовательно, необходимо использовать зубчатую передачу, устройство ременной передачи или другой механизм передачи движения для преобразования более высокой скорости в более низкую скорость и получения большего крутящего момента. Передача и преобразование движения должны выполняться эффективно и без ущерба для желаемых характеристик робототехнической системы, включая точность позиционирования, повторяемость точности позиционирования и надежность. Передача и преобразование движения могут быть достигнуты с помощью следующих механизмов передачи.
1. Зубчатая пара
Зубчатая пара может передавать не только угловое перемещение и угловую скорость, но и силу и крутящий момент. Одна шестерня установлена на входном валу, а другая шестерня установлена на выходном валу. Можно получить, что количество зубьев шестерни обратно пропорционально ее скорости [Уравнение (2-1)], а отношение выходного крутящего момента к входному крутящему моменту равно отношению выходных зубьев к входным зубьям [ Уравнение (2-2)].
2. Устройство синхронно-ременной передачи
В промышленных роботах синхронная ременная передача в основном используется для передачи движения между параллельными осями. Контактная поверхность синхронной конвейерной ленты и шкива имеет соответствующую форму зуба, а мощность передается зацеплением. Шаг зубьев обозначается круговым шагом t при охвате шкива.
Где: n1 скорость основного колеса (об/мин); n2 — скорость пассивного колеса (об/мин); z1 номер зуба основного колеса; z2 — количество зубьев пассивного колеса.
Преимущества синхронной ременной передачи: отсутствие скользящей передачи, точное передаточное число, стабильная передача; Широкий диапазон передаточного отношения; Небольшое начальное напряжение; Вал и подшипник не легко перегрузить. Однако требования к изготовлению и установке этого передаточного механизма являются строгими, а требования к материалам ремня также выше, поэтому стоимость выше. Синхронная ременная передача подходит для передачи между двигателем и редуктором с высоким передаточным числом.
3. Гармонический механизм
В настоящее время от 60% до 70% вращающихся соединений промышленных роботов приводятся в движение гармоническими передачами.
Гармонический зубчатый привод состоит из трех основных частей: жесткого зубчатого колеса, гармонического генератора и гибкого зубчатого колеса.
При работе жесткая шестерня 6 неподвижна, а все зубья распределены по окружности, а гибкая шестерня 5 с наружным зубчатым венцом 2 вращается по внутреннему зубчатому венцу 3 жесткой шестерни. Гибкая шестерня имеет на два зуба меньше, чем жесткая, поэтому гибкая шестерня поворачивает соответствующий угол двух зубьев в противоположном направлении при каждом обороте жесткой шестерни.
Генератор гармоник 4 имеет овальный профиль, а установленный на нем шар используется для поддержки гибкой шестерни, а генератор гармоник приводит гибкую шестерню во вращение и вызывает пластическую деформацию. При повороте только несколько зубьев эллиптического конца гибкой шестерни входят в зацепление с жесткой шестерней, и только таким образом гибкое колесо может свободно поворачиваться на определенный угол относительно жесткой шестерни. Обычно жесткая шестерня закреплена, на входе используется генератор гармоник, а гибкая шестерня соединена с выходным валом.
Где: z1 – число зубьев гибкой шестерни; z2 – число зубьев жесткой шестерни. Предполагая, что у жесткой шестерни 100 зубьев, а у гибкой шестерни на два зуба меньше, когда генератор гармоник делает 50 оборотов, гибкая шестерня совершает 1 оборот, так что передаточное отношение 1:50 можно получить, только приняв небольшое пространство. Обычно генератор гармоник устанавливается на входном валу, а гибкая шестерня устанавливается на выходном валу для получения большого передаточного отношения.
4, редуктор с циклоидным штифтом
Циклоидная вертушка представляет собой новый тип трансмиссии, разработанный на основе игольчатой маятниковой трансмиссии. В 1980-х годах Япония разработала редуктор с циклоидной цапфой для шарниров роботов. На рис. 2-21 показана упрощенная схема передачи циклоидной вертушки.
Он состоит из планетарного редуктора с эвольвентным цилиндрическим зубчатым колесом и планетарного редуктора с циклоидной цапфой. Эвольвентное планетарное колесо 6 соединено с кривошипным валом 5 как вход в передаточную часть циклоидальной цапфы.
Если эвольвентное центральное колесо 7 вращается по часовой стрелке, то эвольвентная планетарная передача одновременно вращается против часовой стрелки и приводит в плоскостное движение циклоидное колесо через кривошипный вал. В это время циклоидное колесо ограничено игольчатым колесом, с которым оно зацеплено, и его ось вращается вокруг оси игольчатого колеса, а также вращается в противоположном направлении, то есть по часовой стрелке. В то же время он проталкивает выходной механизм планетарной рамы по часовой стрелке через коленчатый вал.