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标准件组合式的高减速比行星齿轮传动装置 |
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作者：Wilhelm Born-Fuchs 来源：MM现代制造 |
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市场对精密性、无间隙性和高转矩等性能的要求越来越高，如果除了这些要求以外，还要求具有高的减速比，那么Harmonic Drive公司的组合式传动装置就是最好的选择，因为它可以在最小的结构空间中提供很高的减速比。
在机床、装卸搬运操作和机器人领域的驱动技术的趋势越来越向更快和动力更高的方向发展的同时，在测量技术、光学或医疗技术方面，则要求驱动装置要具有较高的减速比的同时还要具有很好的重复精度和传动精度。在这方面，Harmonic Drive公司可以根据用户的要求提供定制的传动装置的解决方案。对于减速比小于i=30的情况，可以提供新型的 HPG 系列行星齿轮传动装置，其特点是它具有运转稳定性非常高的可以补偿制造公差的柔性的空心轮。大于i=160 的减速比则可以通过Harmonic Drive 和HPG 组合式行星齿轮传动装置来实现。采用这种结构形式可以在特别紧凑的结构空间中实现最高可达1:7200的传动比。
行星齿轮传动装置的内部结构
随着HPG系列行星齿轮传动装置的开发和生产，这家位于Limburger的公司在其整个使用寿命期间都没有明显的间隙增加的精密行星齿轮箱的制造方面，多年来获得了丰富的经验。利用在柔性齿轮的设计和制造方面获取的技术知识，对该系列产品进行了进一步的开发。HPG系列产品应用薄壁空心轮的原理，按照这种原理，空心轮的确定的变形可以使齿面的间隙减小到最小程度。柔性的空心轮可以允许所有的结构件具有制造公差。这样，通过在行星齿轮托架和空心轮之间的很小的预应力使齿面间隙减小到最低程度。即使在经过几千个工作小时之后，在行星齿轮传动装置的滞后曲线上也看不到有间隙增加的迹象。在整个运转时间过程中，扭转间隙都保持在小于一个角分的范围之内。
紧凑的结构方式：行星齿轮传动装置前置级整体直接组装到波形信号发生器中
通过采用可变形的空心轮，使行星齿轮传动装置的结构构造得到了简化。通过空心轮的补偿作用，可以实现空心轮和行星齿轮之间的均匀的载荷分布。这样就可以确保传动装置运转的稳定性。Harmonic Drive公司使用一种无间隙的、具有防倾斜刚性的交叉式滚柱轴承作为从动轴承，它可以吸收较高的载荷，从而使传动装置的运转性能不会受到负面的影响。不需要另外再安装一个轴承。制造成本和结构设计成本由此得以降低。
柔性空心轮的确定的变形
微小型伺服驱动装置使用的行星齿轮传动装置
小型机器的直线性和旋转运动的轴需要精密的高动能的传动装置。Harmonic Drive公司对此种发展趋势的应对措施是扩充开发HPG系列的低减速比领域的产品。11型结构尺寸的产品是用于功率小于100W的伺服和步进电机的世界上最小的精密行星齿轮传动装置。这种新型的边棱尺寸只有40mm的传动装置具有较大型的行星齿轮传动装置所具有的所有优点：在整个使用寿命期间没有间隙的增加，扭转间隙小于3个角分，输入转速高达10000r/min，在减速比i=5~i= 45 时可采用模块式结构等。这些性能都是从较大型的传动装置那里接收过来的。
补偿制造公差的柔性空心轮和结构紧凑的交叉式从动轴承都得以保留。HPG 11型精密行星齿轮传动装置适用于小型和微型的伺服驱动装置。除了高动力的驱动轴之外，测量和试验设备领域或服务机器人方面的应用也要求在最小的结构空间内实现高的减速比。对于用于观测任务的卫星天线或照相机系统的转动和制导用的方位和仰角驱动装置，对高精密的位置制导和低速方面提出了很高的要求。使用i=400~i=7000的传动装置可以实现这些要求。要达到这种减速比，使用普通的正齿轮或行星齿轮传动装置至少需要4~5级。
为了实现满足用户特定要求的解决方案，Harmonic Drive公司开发了一种可以快速制造高减速比组合式传动装置的模块式系统。为了达到结构紧凑性的要求，要么使用特种的法兰和适配器将标准传动装置组合起来，要么将整个的行星齿轮前置级整体组装到波形信号发生器上。这种传动装置重量轻、结构紧凑，一级的减速比可以达到i=160。如果要达到更高的减速比，可以在原理上决定的挠性齿条和波形信号发生器之间的空腔中整体组装上一个行星齿轮前置级。这样可以使用二级实现高达7200的减速比。为了达到最高的精密度，这个行星齿轮前置级必须和后面连接的传动装置同样精密地工作。HPG系列产品就是这样的精密传动装置。HPG 11型精密行星齿轮传动装置和Harmonic Drive CPU系列波形信号发生器的整合是一个很好的例子。传动装置的壳体和波形信号发生器牢固地连接在一起。行星齿轮传动装置的从动法兰固定住波形信号发生器。一体化的交叉式滚柱轴承支承着发生器并为其导向，因此不再需要另外的轴承。波形信号发生器设计为特种结构形式，这样HPG行星齿轮箱可以深深地置入传动装置，而不需要太多地增大结构空间。
小而精致:用于微型伺服驱动装置的HPG 11型精密行星齿轮传动装置
结构紧凑重量轻
在对结构紧凑性提出更高要求的情况下，行星齿轮前置级可以直接整体装入波形信号发生器。这种解决方案的优点是结构特别紧凑，同时重量很轻。
在特种的啮合部件的基础上，波形信号发生器设计为行星齿轮传动装置的结构。它和通常的伺服行星齿轮传动装置不同，其从动轮是行星齿轮传动装置的空心轮。通过功能的整合，这个空心轮同时又是可变形的细环形轴承的支座。行星齿轮传动装置上的力从主动轴的中心齿轮通过行星齿轮传输到空心轮上。行星齿轮托架设计为静止的元件，和传动装置的壳体牢固地连接在一起。波形信号发生器的轴向推力被一个由两个微型轴承组成的轴承组合装置所吸收。采用上述的解决方案可以在最小的结构空间和很小重量的情况下实现1:640 的减速比和90Nm的从动力矩。这种传动装置可以应用于服务机器人的轴或医疗技术等领域。(end)
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(投稿)
(3/16/2007) |
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