不仅如此,一旦减速器振动过大,机器人关节运动速度的上限也会大大降低,并且使得定位时间增加,从而影响机器人的工作效率;而减速器的振动也会让机器人在运动过程中产生附加冲击力,从而降低了整机系统的使用寿命。
那么如何才能解决这令人头痛不已的减速器振动问题呢?
我们首先需要从原理着手,了解减速器为什么会产生振动。以谐波减速器为例,从齿轮啮合原理来看,当啮合存在干涉或齿面光洁度差时都会导致啮合冲击力增大,从而引起减速器的振动剧烈增大。
谐波减速器振动幅值和轮齿啮合长度的关系
谐波减速器振动幅值和柔轮壁厚之间的关系
基于对以上振动理论的研究,昊志机电在齿形及结构设计方面,正向设计开发SP齿形及凸轮廓曲线,并优化了轮齿的最佳啮合长度和柔轮的最佳壁厚。
此外,改善齿轮加工精度等级、齿面的光洁度,降低摩擦提升传动的平顺性。
在材料选用上,昊志机电选择了密度小、弹性模量大的新型合金钢,并通过对加工工艺不断改进,精细化了材料的晶粒,从而进一步提高了材料的弹性模量、泊松比;这些举措都很好地避免了减速器出现过大的振动,下图为改进工艺后材料晶粒的金相图,其晶粒度等级已经达到了1-2级。
试样边缘 500X
在零件加工方面,通过改良装夹工装和工艺流程,尽量减少零件在加工时的装夹次数和加工基准的更换,从而提升了零件的加工精度等级;以凸轮轴为例,凸轮对称度严格控制在5μm之内,轮廓度小于2μm。
在装配规则方面,将人工智能算法引入到了谐波减速器的装配上来,真正的做到了零件的“智能”选配。智能化选配的流程图如下所示:
从频谱分析图对比可以发现,改善振动幅值明显降低,另外,齿轮的啮合频率及边频明显降低,这说明昊志机电减速器齿轮啮合状态良好,运转中受到的冲击较小。
优化前频谱测试效果
优化后频谱测试效果
昊志机电始终坚持做优质的国产机器人核心零部件供应商,秉承“立足自主技术创新、服务全球先进制造”的发展战略,不断提升减速器的易用性、稳定性、精度等,助力国产工业机器人在更多更广的领域“开疆拓土”。