通常,齒條是固定不動的，當(dāng)齒輪傳動時,齒輪軸連同拖板沿齒條方向做直線運動,這樣,齒輪的旋轉(zhuǎn)運動就轉(zhuǎn)換成為拖板的直線運動普通絲杠驅(qū)動是由一個旋轉(zhuǎn)的精密絲杠驅(qū)動一個螺母沿絲杠軸向移動。由于普通絲杠的摩擦力較大,效率低,慣性大,在低速時容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象,而且精度低,回差大,因此在機(jī)器人上很少采用。滾珠絲杠在機(jī)器人上經(jīng)常采用滾珠絲杠,這是因為滾珠絲杠的摩擦力很小且運動響應(yīng)速度快。工業(yè)機(jī)器人由于滾珠絲杠在絲杠螺母的螺旋槽里放置了許多滾珠,傳動過程中所受的摩擦力是滾動摩擦,可極大地減小摩擦力,因此傳動效率高,消除了低速運動時的爬行現(xiàn)象。在裝配時施加一定的預(yù)緊力,可消除回差。
工業(yè)機(jī)器人齒輪鏈?zhǔn)怯蓛蓚€或兩個以上的齒輪組成的傳動機(jī)構(gòu)。它不但可以傳遞運動角位移和角速度,而且可以傳遞力和力矩。現(xiàn)以具有兩個齒輪的齒輪鏈為例,說明其傳動轉(zhuǎn)換關(guān)系。其中一個齒輪裝在輸入軸上,另一個齒輪裝在輸出軸上,如圖3所示。
使用齒輪鏈機(jī)構(gòu)應(yīng)注意兩個問題：
一是齒輪鏈的引入會改變系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量,從而使驅(qū)動電機(jī)的響應(yīng)時間減小,這樣伺服系統(tǒng)就更加容易控制。輸出軸轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)換到驅(qū)動電機(jī)上,等效轉(zhuǎn)動慣量的下降與輸入輸出齒輪齒數(shù)的平方成正比。
二是在引入齒輪鏈的同時,由于齒輪間隙誤差,將會導(dǎo)致機(jī)器人手臂的定位誤差增加;而且,假如不采取一些補(bǔ)救措施,齒隙誤差還會引起伺服系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。
雖然諧波齒輪已問世多年,但直到最近人們才開始廣泛地使用它。目前,機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)有60％～70％都使用諧波齒輪。諧波齒輪傳動機(jī)構(gòu)由剛性齒輪、諧波發(fā)生器和柔性齒輪三個主要零件組成,如圖5所示。工作時,剛性齒輪固定安裝,各齒均布于圓周,具有外齒形的柔性齒輪沿剛性齒輪的內(nèi)齒轉(zhuǎn)動。柔性齒輪比剛性齒輪少兩個齒,所以柔性齒輪沿剛性齒輪每轉(zhuǎn)一圈就反方向轉(zhuǎn)過兩個齒的相應(yīng)轉(zhuǎn)角。工業(yè)機(jī)器人諧波發(fā)生器具有橢圓形輪廓,裝在諧波發(fā)生器上的滾珠用于支承柔性齒輪,諧波發(fā)生器驅(qū)動柔性齒輪旋轉(zhuǎn)并使之發(fā)生塑性形。轉(zhuǎn)動時,柔性齒輪的橢圓形端部只有少數(shù)齒與剛性齒輪嚙合,只有這樣,柔性齒輪才能相對于剛性齒輪自由地轉(zhuǎn)過一定的角度。
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