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2025-01-09
展會專題
活動專題
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活動專題 【機床商務網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】減速器振動問題一直是機器人的應用痛點，它不僅影響了機器人的終端用戶體檢，更為關鍵的是，它限制了機器人在高端裝備制造領域“大展拳腳”；由于減速器的振動會傳遞到機器人末端，從而使末端出現(xiàn)抖動，大大降低了機器人的軌跡精度、重復定位精度。
例如，在機器人焊接復雜曲面、切割復雜形狀時，受減速器振動影響，機器人的運動軌跡會出現(xiàn)不光滑，甚至是運動軌跡不連續(xù)的情況，不利于對機器人軌跡進行優(yōu)化。可以說，如果不能有效解決減速器的振動問題，機器人就無法承擔類似的高速、高精生產(chǎn)任務。
不僅如此，一旦減速器振動過大，機器人關節(jié)運動速度的上限也會大大降低，并且使得定位時間增加，從而影響機器人的工作效率；而減速器的振動也會讓機器人在運動過程中產(chǎn)生附加沖擊力，從而降低了整機系統(tǒng)的使用壽命。
是什么引起了減速器的振動？
那么如何才能解決這令人頭痛不已的減速器振動問題呢？
我們首先需要從原理著手，了解減速器為什么會產(chǎn)生振動。以諧波減速器為例，從齒輪嚙合原理來看，當嚙合存在干涉或齒面光潔度差時都會導致嚙合沖擊力增大，從而引起減速器的振動劇烈增大。
而從薄壁圓筒機理看，引起諧波減速器振動深層次原因為：
1、經(jīng)過理論研究，減速器振動的大小與材料的密度成正比、與材料的楊氏模量和泊松比成反比。
2、結(jié)構(gòu)設計對減速器振動的影響，振動的大小與輪齒的嚙合長度成反比，與柔輪的壁厚成反比，與柔輪半徑成正比。
諧波減速器振動幅值和輪齒嚙合長度的關系
諧波減速器振動幅值和柔輪壁厚之間的關系
3、零件加工精度的影響，減速器中的一些關鍵零部件，例如凸輪軸形位公差齒面表面光潔度的影響，如果同軸度對稱度形位公差較大，會使諧波減速器產(chǎn)生偏心力，偏心力就會成為減速器振動的一個激勵，從而加劇振動。
4、減速器裝配的影響，零件選配的不合理，不僅會使得減速器系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡力，而且還會產(chǎn)生新的諧波頻率，這些不僅會使得系統(tǒng)振動增加，同時增加系統(tǒng)出現(xiàn)共振的概率。
減速器振動解決方案
基于對以上振動理論的研究，昊志機電在齒形及結(jié)構(gòu)設計方面，正向設計開發(fā)SP齒形及凸輪廓曲線，并優(yōu)化了輪齒的最佳嚙合長度和柔輪的最佳壁厚。
此外，改善齒輪加工精度等級、齒面的光潔度，降低摩擦提升傳動的平順性。
在材料選用上，昊志機電選擇了密度小、彈性模量大的新型合金鋼，并通過對加工工藝不斷改進，精細化了材料的晶粒，從而進一步提高了材料的彈性模量、泊松比；這些舉措都很好地避免了減速器出現(xiàn)過大的振動，下圖為改進工藝后材料晶粒的金相圖，其晶粒度等級已經(jīng)達到了1-2級。
試樣邊緣 500X
在零件加工方面，通過改良裝夾工裝和工藝流程，盡量減少零件在加工時的裝夾次數(shù)和加工基準的更換，從而提升了零件的加工精度等級；以凸輪軸為例，凸輪對稱度嚴格控制在5μm之內(nèi),輪廓度小于2μm。
在裝配規(guī)則方面，將人工智能算法引入到了諧波減速器的裝配上來，真正的做到了零件的“智能”選配。智能化選配的流程圖如下所示：
減速器振動改善效果呈現(xiàn)
從頻譜分析圖對比可以發(fā)現(xiàn)，改善振動幅值明顯降低，另外，齒輪的嚙合頻率及邊頻明顯降低，這說明昊志機電減速器齒輪嚙合狀態(tài)良好，運轉(zhuǎn)中受到的沖擊較小。
優(yōu)化前頻譜測試效果
優(yōu)化后頻譜測試效果
昊志機電始終堅持做優(yōu)質(zhì)的國產(chǎn)機器人核心零部件供應商，秉承“立足自主技術(shù)創(chuàng)新、服務全球先進制造”的發(fā)展戰(zhàn)略，不斷提升減速器的易用性、穩(wěn)定性、精度等，助力國產(chǎn)工業(yè)機器人在更多更廣的領域“開疆拓土”。
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