Трансмиссии

Категория:
Роботы в промышленности


Трансмиссии

За исключением случая непосредственно приводимых в движение роботов, каждый приводной блок в роботе требует передаточного механизма. Существует много таких механизмов, ни один из которых в действительности специально не предназначен для роботов. В их конструкциях могут применяться цепные (как в велосипеде) или ременные передачи. Зубчатые ременные передачи можно использовать для приведения в действие не только узлов вращения, но и телескопических узлов. Шестерни можно применять как для замедления быстрого вращения моторов, так и для создания сложных движений запястья с использованием механизма дифференциации.

Вращение можно преобразовать в прямолинейное движение различными способами, в большинстве из которых используется либо кремальерный механизм, либо шарнирный винт. В кремальере, показанной на рис. 1, небольшая шестерня поворачивается относительно прямой зубчатой рейки. Тот же принцип можно применить и в реверсе. Гидравлический поршень может двигать рейку (или можно использовать два поршня, один прикрепленный к рейке сверху, а другой снизу поршня), обеспечивая таким образом вращательное движение шестерни с очень высоким крутящим моментом на выходе.

Рис. 1. Реечно-цилиндрическая передача

Рис. 2. Передача с шаровым винтом

При необходимости более высокой точности или передачи больших усилий используется механизм «винт-гайка» (рис. 2). Механизм имеет гайку на длинном винте. Поворот винтового шпинделя заставляет медленно перемещаться гайку, которая не может вращаться. Все, что прикреплено к гайке, двигается вместе с ней. Этот же механизм обычно используется, например, для перемещения рабочего стола фрезерного станка. На практике гайка обычно двигается на шарикоподшипниках, обеспечивая высокоэффективную передачу (около 90% эффективности против 30% без подшипников). Используя две размещенные вместе подпружиненные гайки, но раздельно на различных бороздах винта, можно исключить мертвый ход.

Все шире применяются в роботах волновые передачи. Эти системы являются крупным достижением в создании трансмиссий, так как обеспечивают большое снижение скорости на одной ступени (иногда несколько сотен к единице) “наряду с высоким крутящим моментом на выходе.

Волновая передача состоит из трех частей, показанных схематично на рис. 3: генератора волн, гибкого и Жесткого колес. Гибкое колесо — зубчатое стальное кольцо, которое легко деформируется. На практике, однако, оно приобретает форму эллипса из-за эллиптического генератора волн, помещенного внутрь и действующего как шаблон. Генератор волн сконструирован так, что даже если гибкое колесо фиксировано, генератор еще может скользить вокруг по внутренней поверхности колеса и таким образом вращаться. Вращение осуществляется путем установки шарикоподшипников (в виде круговой орбиты) на поверхности генератора волн так, что между контактирующими поверхностями

гибкого колеса и генератора возникает очень малое трение. Поскольку генератор не круглый, то при вращении его внутри неподвижного гибкого колеса он будет так деформировать колесо, что с внешней стороны будет казаться, хотя оно и не вращается, что у него две выпуклости (соответствующие двум точкам эллипса), которые движутся вокруг своей окружности.

При полной волновой передаче генератор волн и гибкое колесо устанавливаются внутри жесткого колеса, состоящего из твердого стального кольца с зубцами внутри. Размеры зубцов на гибком и жестком колесах совпадают, но на гибком колесе обычно на два зубца меньше, чем на жестком. В результате зубцы эллиптического гибкого колеса зацепляются с зубцами жесткого колеса только в двух областях — вокруг главной оси эллипса. Если жесткое колесо установлено неподвижно, то при вращении генератора волн эти области контакта (не само гибкое колесо) вращаются с генератором волн, зацепляя (без проскальзывания) каждый зуб гибкого колеса со следующим зубом жесткого колеса.

Поскольку на гибком колесе на два зубца меньше, чем на жестком, то как только гибкое колесо пройдет всю поверхность жесткого колеса (другими словами, генератор волн завершит один полный оборот), гибкое колесо остановится на расстоянии двух зубцов от начальной точки. При каждом обороте генератора волн гибкое колесо перемещается на два зубца в противоположном направлении. Это означает, что если генератор связан с входным валом, а гибкое колесо — с выходным валом, то будет получен высокий коэффициент редукции зубчатой передачи. Используемые на практике конструкции этого механизма легки, компактны, с минимальным мертвым ходом, надежнее и эффективнее традиционных многоступенчатых зубчатых передач. Широкое распространение они получают в роботах с электрическими приводами.

Рис. 3. Составные части и действие волновой передачи: а — в начальный момент; б — после одного оборота генератора

Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум