綠的諧波減速機(jī)在SCARA機(jī)器人上的安裝與應(yīng)用

綠的諧波減速機(jī)在SCARA機(jī)器人上的安裝與應(yīng)用摘要：本文介紹了一種典型的SCARA機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)。從設(shè)計(jì)、加工、裝配等方面，展示了諧波減速機(jī)的安裝與使用，使客戶對諧波減速機(jī)的應(yīng)用有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。SCARA（SelectiveComplianceAssemblyRobotArm，選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂），是一種圓柱坐標(biāo)型的特殊類型的工業(yè)機(jī)器人。SCAR人有3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，可在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向。還有一個(gè)關(guān)節(jié)是移動(dòng)關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運(yùn)動(dòng)。這類機(jī)器人的結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，比一般關(guān)節(jié)式機(jī)器人快數(shù)倍。它最適用于平一個(gè)特點(diǎn)是其串接的兩桿結(jié)構(gòu)類似人的手臂，可以伸進(jìn)有限空間中作業(yè)諧波減速機(jī)作為一種精密類減速機(jī)，因其小體積、大速比、大扭矩被精密諧波傳動(dòng)裝置的研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的專業(yè)化公司，在諧波傳動(dòng)領(lǐng)域已擁有12項(xiàng)國家發(fā)明專利和19項(xiàng)實(shí)用新型專利，是即將實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)器人用諧波齒輪減速器》的主要編制起草方。[3]蘇州工業(yè)園區(qū)東茂工業(yè)設(shè)備有限公司作為蘇州綠的諧波傳動(dòng)科技有限公司的戰(zhàn)略合作伙伴，擔(dān)負(fù)著國內(nèi)客戶的銷售服務(wù)工作。在市場銷售的過程中，兩家公司發(fā)現(xiàn)很多客戶對諧波減速機(jī)的應(yīng)用還不太熟悉。本文就一種典型的SCARA機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、制造、裝配過程中所采取的措施進(jìn)行探討，展示諧波減速機(jī)的安裝與使用。1.1諧波減速機(jī)的傳動(dòng)原理諧波傳動(dòng)（HarmonicDrive）由美國發(fā)明家C.WaltMusser馬瑟于上世紀(jì)50年代中期發(fā)明創(chuàng)造，具有其他傳動(dòng)所不具備的特點(diǎn)。諧波傳動(dòng)應(yīng)用金屬彈性力學(xué)的獨(dú)創(chuàng)動(dòng)作原理和3個(gè)基本部件（波發(fā)生器、柔輪、剛輪）構(gòu)成精密控制用減速機(jī)。諧波傳動(dòng)做為減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動(dòng)，剛輪固定、柔輪當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀，其長軸處柔輪輪齒插入剛輪的齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態(tài)。從嚙合到脫開的過程則處于嚙出或者嚙入狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪不斷發(fā)生變形，使兩輪輪齒在進(jìn)行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的過程中不斷改變各自的工作狀態(tài)，產(chǎn)生了所謂的錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)波發(fā)生器與柔輪的運(yùn)動(dòng)傳遞。圖2諧波傳動(dòng)原理結(jié)構(gòu)1.2諧波減速機(jī)特點(diǎn)多齒在兩個(gè)180°對稱位置同時(shí)嚙合，因此齒輪齒距誤差和累計(jì)齒距誤差對旋轉(zhuǎn)精度的影響較為平均，可得到極高的位置精度和旋轉(zhuǎn)精度。單級諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可達(dá)30-500，且結(jié)構(gòu)簡單，三個(gè)在同軸上的基本零部件就可實(shí)現(xiàn)高減速比。在諧波傳動(dòng)中，齒與齒的嚙合是面接觸，加上同時(shí)嚙合齒數(shù)比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他傳動(dòng)形式高。4）體積小、重量輕。相比普通的齒輪裝置，該齒輪結(jié)構(gòu)體積和重量可以大幅降低，實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化。6）傳動(dòng)平穩(wěn)、無沖擊、噪聲小。1.3綠的諧波減速機(jī)綠的諧波跳出了傳統(tǒng)以Willis定理為基礎(chǔ)的漸開線齒輪設(shè)計(jì)，應(yīng)用全新的齒形設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)出非共軛的諧波嚙合齒形，可以在大幅提高諧波減速機(jī)使用壽命的前提下，提高其輸出效率和扭矩承受能力。與國外同類產(chǎn)品齒形比較，全新的諧波嚙合齒形“P型齒”克服了以往諧波嚙合齒形的缺點(diǎn)，通過一系列創(chuàng)新性的改進(jìn)措施，能極大提高柔1）齒高較低，不需要很深的嚙合距離就可以獲得較大的嚙合量，可2）齒寬較大，齒根弧度亦大，可減少發(fā)生斷裂失效的風(fēng)險(xiǎn)；3）所需柔輪變形量較小，可使柔輪的壽命得到很大提高；4）20%-30%的齒參與嚙合，齒面比壓較小。在性能參數(shù)上，綠的諧波減速機(jī)的優(yōu)勢包括：1）承載扭矩大幅提升，是國內(nèi)同類產(chǎn)品的2倍以上，極限載荷優(yōu)于國外知名品牌；3）高效率、低背隙、可實(shí)現(xiàn)零誤差精確傳動(dòng)；4）超長工作壽命，極限載荷壽命是國外知名品牌的4倍以上；5）可以獲得超穩(wěn)定的低頻輸出特性，對于有精密點(diǎn)位控制要求和穩(wěn)定性的焊接機(jī)器人具有重要意義。[3]2一種典型的SCARA機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)一種典型的SCARA機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖3所示。2.1細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)1)