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標(biāo)題: 零背隙減速機(jī)是如何做到的（網(wǎng)上拷貝） [打印本頁(yè)]
作者: 廣州粵研鐘彥華    時(shí)間: 2018-4-24 15:12
標(biāo)題: 零背隙減速機(jī)是如何做到的（網(wǎng)上拷貝）
最早聽(tīng)說(shuō)市面上有這么一款零背隙減速機(jī)時(shí)，我是完全無(wú)法相信的，居然有人能消除減速機(jī)輸出的回程間隙？
不過(guò)，在查閱了一些技術(shù)資料、并和廠家的產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一番交流之后，我總算能夠?qū)@款神奇的產(chǎn)品其內(nèi)部工作原理略知一二了。
本期，咱們就來(lái)簡(jiǎn)單的聊聊，這款 Galaxie 的零背隙到底是怎么做到的。
有關(guān) Galaxie 減速機(jī)的傳動(dòng)機(jī)理，還是得先從其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)說(shuō)起。
Galaxie 的輸入軸外緣輪廓是由多條相互對(duì)稱(chēng)的對(duì)數(shù)螺旋線組成的封閉曲線。
在輸入軸的這個(gè)輪廓面上，連續(xù)排布附著著一圈共 24 支金屬滑塊（亦稱(chēng)滑靴）；并且每一支滑靴都向外支撐著兩根垂直于軸外緣表面的金屬柱。
金屬柱的末端呈針型齒狀，稱(chēng)為齒針或齒柱，伸向減速機(jī)外殼內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈。盡管每根齒針的長(zhǎng)度都是相同的，但因?yàn)榈撞恐蚊妫ㄒ簿褪禽斎胼S的外緣面）并非是一個(gè)圓周，所以每一根齒針插入齒圈上齒槽的深度都會(huì)有所不同；同時(shí)，由于齒圈上的齒數(shù)（ 50 ）與齒針數(shù)量（24 對(duì)）并非是整數(shù)比關(guān)系，因此，每根齒針在圓周方向上與齒圈中齒槽的相對(duì)位置也是不一樣的。
而 Galaxie 的巧妙之處就在于，通過(guò)內(nèi)部的機(jī)械脹緊結(jié)構(gòu)將這些齒針和輸入軸緊緊的鎖在了減速機(jī)的內(nèi)齒圈中，每根齒針的頂端都與齒圈中的內(nèi)齒面有不同程度的接觸，并且這個(gè)接觸面會(huì)隨著輸入軸的旋轉(zhuǎn)而逐漸變化，構(gòu)成一個(gè)動(dòng)態(tài)的旋轉(zhuǎn)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)。
以上圖中 11~12 點(diǎn)鐘方向的齒針為例，當(dāng)輸入軸向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，這些齒針會(huì)被輸入軸外圈推動(dòng)沿右側(cè)齒面滑入齒圈內(nèi)齒槽中，在齒針與內(nèi)齒槽接觸面逐漸增大的過(guò)程中，齒針會(huì)同時(shí)逐漸向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，從而推動(dòng)整個(gè)齒柱保持架旋轉(zhuǎn)作為 Galaxie 減速機(jī)的輸出；與此同時(shí)，那些已經(jīng)滑過(guò)齒槽底部的齒針，則會(huì)在齒柱保持架的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)下，緊貼著齒圈內(nèi)齒槽左側(cè)接觸面滑出齒槽，至完全滑出后，就會(huì)再次被旋轉(zhuǎn)的輸入軸推入齒槽......周而復(fù)始......
可以看到，Galaxie 減速機(jī)內(nèi)部的齒針其實(shí)是緊貼在環(huán)形內(nèi)齒圈表面滑行的，而輸出軸的旋轉(zhuǎn)正是由這些齒針在旋轉(zhuǎn)滑行的過(guò)程中交替推進(jìn)完成的。并且在任何時(shí)候，沿著齒圈內(nèi)齒槽一側(cè)（如：順時(shí)針側(cè)）表面滑向底部的齒針，總是會(huì)通過(guò)保持架將正在從齒槽底部滑出的齒針緊緊的壓在內(nèi)齒槽表面的另一側(cè)（如：逆時(shí)針側(cè)）。
也就是說(shuō)，Galaxie 減速機(jī)工作時(shí)，其傳動(dòng)齒始終是緊緊的嚙合在一起并一直處于受力狀態(tài)的，這是傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)減速機(jī)完全無(wú)法做到的。而在這種情況下，無(wú)論是朝哪個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，減速機(jī)的輸出軸都是幾乎沒(méi)有任何機(jī)會(huì)產(chǎn)生回程運(yùn)動(dòng)的；即使是在停止換向時(shí)，亦是如此。產(chǎn)品性能（精度、效率...）將基本上只可能受到其自身傳動(dòng)剛性的影響。
而說(shuō)到傳動(dòng)剛性，在這里我們就不得不再次將 Galaxie 和傳統(tǒng)的齒輪減速機(jī)做個(gè)對(duì)比。
我們知道，傳統(tǒng)的減速機(jī)是依靠漸開(kāi)線齒輪嚙合傳動(dòng)的，其受力傳動(dòng)齒的接觸面基本上就是一條直線。并且只有通過(guò)這樣一個(gè)很小的接觸面，才能完成從輸入端到輸出側(cè)的扭矩傳輸。
而 Galaxie 在這一點(diǎn)上與以往的減速機(jī)卻有著根本的不同，它的傳遞扭矩完全是通過(guò)傳動(dòng)齒之間的面接觸實(shí)現(xiàn)的。
按照 WITTENSTEIN 官方的說(shuō)法，Galaxie 的傳動(dòng)齒接觸面積要比一般漸開(kāi)線齒輪減速機(jī)高出 6 倍之多。這不僅讓它具備了極高的扭矩動(dòng)力輸出能力，同時(shí)也為其帶來(lái)了非常出色的傳動(dòng)剛性。
從目前已經(jīng)發(fā)布的資料看，Galaxie 在輸出扭矩和傳動(dòng)剛性的指標(biāo)上要比市面上相同尺寸級(jí)別的空心軸減速機(jī)高出 3~5 倍。例如：外徑僅為 156mm 的 RG110，其額定扭矩輸出可達(dá) 276 Nm，扭轉(zhuǎn)剛度達(dá)到 400Nm/arcmin。 而這完全得益于本文前面提到的 - 其內(nèi)部極為巧妙的齒針傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。
所以，簡(jiǎn)而言之：
由于具備極高的輸出功率密度，像 Galaxie 這種級(jí)別的零背隙減速機(jī)，其對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值是非常明顯的。它與高性能伺服電機(jī)的組合，能夠以更小的尺寸體積，為運(yùn)控系統(tǒng)提供一種高精度、高動(dòng)態(tài)、高剛性的機(jī)電動(dòng)力解決方案，從而幫助制造企業(yè)進(jìn)一步提升其產(chǎn)品加工質(zhì)量。
比如一臺(tái) CNC 數(shù)控設(shè)備，如果其產(chǎn)品加工精度因?yàn)殂婎^擺動(dòng)、ac 轉(zhuǎn)臺(tái)...等工位上使用的減速機(jī)/電機(jī)本身存在的傳動(dòng)剛性和背隙而受到了影響，那么就非常有必要考慮在這些工位使用 Galaxie 級(jí)別的減速機(jī)了。
從目前已經(jīng)公布的產(chǎn)品信息看，Galaxie 系列減速機(jī)共有 RG110 ~ RG215 四個(gè)級(jí)別的框架尺寸，外徑從 156 ~ 314mm，額定輸出扭矩從 276 ~ 2570Nm，最大扭轉(zhuǎn)剛度可達(dá) 2700 Nm/arcmin。
⚠ 需要注意的是，Galaxie 的傳動(dòng)速比只有 1:24 這一個(gè)選項(xiàng)，目測(cè)這也和其“別具一格”的減速機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。
如果用戶(hù)需要完整的高性能機(jī)電一體化動(dòng)力解決方案，WITTENSTEIN 也能夠?yàn)橛脩?hù)提供集成有 Galaxie 減速機(jī)的空心軸伺服電機(jī)，并且據(jù)說(shuō)還集成了 Wi-Fi。不過(guò)貌似只有 RGM110 和 RGM135 兩個(gè)框架尺寸的產(chǎn)品可供選擇，額定輸出扭矩分別是 276 Nm 和 500 Nm。
說(shuō)到這，相信大伙應(yīng)該都已經(jīng)感覺(jué)到了，這款 Galaxie 減速機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)肯定是相當(dāng)復(fù)雜的。光靠一篇短文是根本沒(méi)法把它徹底說(shuō)清楚的。
另外，要將這么多的零件集中組裝在一個(gè)直徑僅為幾十厘米的圓柱體中，并且還要確保它們相互之間的連接配合恰到好處，目測(cè)這樣一款減速機(jī)產(chǎn)品的售價(jià)必定是不菲的吧...
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作者: xmdesign    時(shí)間: 2018-4-24 15:43
其實(shí)是個(gè)非常不錯(cuò)的設(shè)計(jì)，加工的難度也不小。* E3 M& P9 K- s6 e3 X! J  @
我還是比較相信 機(jī)械機(jī)構(gòu)越簡(jiǎn)單 可靠性越好，諧波減速器國(guó)內(nèi)跟比較久時(shí)間也說(shuō)明了這點(diǎn)。
作者: 成形極限    時(shí)間: 2018-4-24 23:00
屬于活齒傳動(dòng)。有本《活齒傳動(dòng)理論》
作者: gaohengrui    時(shí)間: 2018-4-27 10:38
原理與諧波減速器類(lèi)似，與RV減速器比有何優(yōu)勢(shì)呢？



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