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最早聽說市面上有這么一款零背隙減速機(jī)時，我是完全無法相信的，居然有人能消除減速機(jī)輸出的回程間隙？ 不過，在查閱了一些技術(shù)資料、并和廠家的產(chǎn)品團(tuán)隊進(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，咱們就來簡單的聊聊，這款 Galaxie 的零背隙到底是怎么做到的。 有關(guān) Galaxie 減速機(jī)的傳動機(jī)理，還是得先從其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)說起。 Galaxie 的輸入軸外緣輪廓是由多條相互對稱的對數(shù)螺旋線組成的封閉曲線。 在輸入軸的這個輪廓面上，連續(xù)排布附著著一圈共 24 支金屬滑塊（亦稱滑靴）；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。盡管每根齒針的長度都是相同的，但因為底部支撐面（也就是輸入軸的外緣面）并非是一個圓周，所以每一根齒針插入齒圈上齒槽的深度都會有所不同；同時，由于齒圈上的齒數(shù)（ 50 ）與齒針數(shù)量（24 對）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位置也是不一樣的。 而 Galaxie 的巧妙之處就在于，通過內(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，并且這個接觸面會隨著輸入軸的旋轉(zhuǎn)而逐漸變化，構(gòu)成一個動態(tài)的旋轉(zhuǎn)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)。 以上圖中 11~12 點鐘方向的齒針為例，當(dāng)輸入軸向順時針方向旋轉(zhuǎn)時，這些齒針會被輸入軸外圈推動沿右側(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程中，齒針會同時逐漸向逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而推動整個齒柱保持架旋轉(zhuǎn)作為 Galaxie 減速機(jī)的輸出；與此同時，那些已經(jīng)滑過齒槽底部的齒針，則會在齒柱保持架的旋轉(zhuǎn)推動下，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)滑行的過程中交替推進(jìn)完成的。并且在任何時候，沿著齒圈內(nèi)齒槽一側(cè)（如：順時針側(cè)）表面滑向底部的齒針，總是會通過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：逆時針側(cè)）。 也就是說，Galaxie 減速機(jī)工作時，其傳動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)的齒輪傳動減速機(jī)完全無法做到的。而在這種情況下，無論是朝哪個方向旋轉(zhuǎn)，減速機(jī)的輸出軸都是幾乎沒有任何機(jī)會產(chǎn)生回程運(yùn)動的；即使是在停止換向時，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剛性的影響。 而說到傳動剛性，在這里我們就不得不再次將 Galaxie 和傳統(tǒng)的齒輪減速機(jī)做個對比。 我們知道，傳統(tǒng)的減速機(jī)是依靠漸開線齒輪嚙合傳動的，其受力傳動齒的接觸面基本上就是一條直線。并且只有通過這樣一個很小的接觸面，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傳動齒之間的面接觸實現(xiàn)的。 按照 WITTENSTEIN 官方的說法，Galaxie 的傳動齒接觸面積要比一般漸開線齒輪減速機(jī)高出 6 倍之多。這不僅讓它具備了極高的扭矩動力輸出能力，同時也為其帶來了非常出色的傳動剛性。 從目前已經(jīng)發(fā)布的資料看，Galaxie 在輸出扭矩和傳動剛性的指標(biāo)上要比市面上相同尺寸級別的空心軸減速機(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結(jié)構(gòu)。 所以，簡而言之： Galaxie 在減速機(jī)內(nèi)部去掉了齒輪，以數(shù)個齒針替代了傳統(tǒng)的漸開線齒輪； 以針齒在齒圈表面的滑行，替代了傳統(tǒng)減速機(jī)內(nèi)部齒輪間的嚙合； 齒柱之間通過內(nèi)部的機(jī)械脹緊結(jié)構(gòu)，消除了背隙； 輸入端外緣是對數(shù)螺旋封閉曲線，旋轉(zhuǎn)時通過滑靴驅(qū)動徑向分布的齒柱在齒圈上滑行，最終推動齒柱的保持架旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生剛性極強(qiáng)的動力輸出。 - ^) j3 F q/ R# t* I9 c) A
由于具備極高的輸出功率密度，像 Galaxie 這種級別的零背隙減速機(jī)，其對于生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用價值是非常明顯的。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、高動態(tài)、高剛性的機(jī)電動力解決方案，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 CNC 數(shù)控設(shè)備，如果其產(chǎn)品加工精度因為銑頭擺動、ac 轉(zhuǎn)臺...等工位上使用的減速機(jī)/電機(jī)本身存在的傳動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 四個級別的框架尺寸，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 的傳動速比只有 1:24 這一個選項，目測這也和其“別具一格”的減速機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 如果用戶需要完整的高性能機(jī)電一體化動力解決方案，WITTENSTEIN 也能夠為用戶提供集成有 Galaxie 減速機(jī)的空心軸伺服電機(jī)，并且據(jù)說還集成了 Wi-Fi。不過貌似只有 RGM110 和 RGM135 兩個框架尺寸的產(chǎn)品可供選擇，額定輸出扭矩分別是 276 Nm 和 500 Nm。 說到這，相信大伙應(yīng)該都已經(jīng)感覺到了，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法把它徹底說清楚的。 另外，要將這么多的零件集中組裝在一個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，目測這樣一款減速機(jī)產(chǎn)品的售價必定是不菲的吧...
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發(fā)表于 2018-4-24 15:12:00
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