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虽然谐波齿轮已问世多年,但直到好近人们才开始广泛地使用它。目前,机器人的旋转关节有60％～70％都使用谐波齿轮。
谐波齿轮传动机构由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮三个主要零件组成。工作时,刚性齿轮固定安装,各齿均布于圆周,具有外齿形的柔性齿轮沿刚性齿轮的内齿转动。
柔性齿轮比刚性齿轮少两个齿,所以柔性齿轮沿刚性齿轮每转一圈就反方向转过两个齿的相应转角。谐波发生器具有椭圆形轮廓,装在谐波发生器上的滚珠用于支承柔性齿轮,谐波发生器驱动柔性齿轮旋转并使之发生塑性形。转动时,柔性齿轮的椭圆形端部只有少数齿与刚性齿轮啮合,只有这样,柔性齿轮才能相对于刚性齿轮自由地转过一定的角度。
假设刚性齿轮有100个齿,柔性齿轮比它少2个齿,则当谐波发生器转50圈时,柔性齿轮转1圈,这样只占用很小的空间就可得到1∶50的减速比。
由于同时啮合的齿数较多,因此谐波发生器的力矩传递能力很强。在3个零件中,尽管任何2个都可以选为输入元件和输出元件,但通常总是把谐波发生器装在输入轴上,把柔性齿轮装在输出轴上,以获得较大的齿轮减速比。
直线驱动和旋转驱动的选用和制动
驱动方式的选用
在廉价的计算机问世以前,控制旋转运动的主要困难之一是计算量大,所以,当时认为采用直线驱动方式比较好。直流伺服电机是一种较理想的旋转驱动元件,但需要通过较昂贵的伺服功率放大器来进行精确的控制。例如,在1970年,尚没有可靠的大功率晶体管,需要用许多大功率晶体管并联,才能驱动一台大功率的伺服电机。
电机驱动和控制的费用已经大大地降低,大功率晶体管已经广泛使用,只需采用几个晶体管就可以驱动一台大功率伺服电机。同样,微型计算机的价格也越来越便宜,计算机费用在机器人总费用中所占的比例大大降低,有些机器人在每个关节或自由度中都采用一个微处理器。
许多机器人公司在制造和设计新机器人时,都选用了旋转关节。然而也有许多情况采用直线驱动更为合适,因此，直线气缸仍是目前所有驱动装置中好廉价的动力源,凡能够使用直线气缸的地方,还是应该选用它。另外，有些要求精度高的地方也要选用直线驱动。
SCHMALZ IO link SMPi 25 IMP RD M12-8-PT
Schneider Electric RH10M
Mitsubishi Q QX41
HIOKI 3423
Schenck FEA L001 / F201007.01
ABB SA/S 8.16.2.1
ELINX B & B ELECTRonICS / EIR410 2SFP T / 12-48
PM1000
820BA224
ABB CI810V2 / 3BSE013224R1
Pilz PNOZXV2
P20Z-09.3.1.1.00.8
CAMTO LTD 601D0900
ABB CI810V2 / 3BSE013224R1
MOTORSAVER 601
ABB 1SDA038320R1
Trane X13540587-001 / THT0129E
FTD110*MICRO-SMT
SIEMENS 6ES5535-3MA12
ABB 1MRK001608-BB r02 / 1MRK001608BBr02 R51YG5
