电机位置控制精度的重要性因应用而异。对于带有直流电机驱动轮的农场AGV,位置控制精度可能不如手术机器人那么重要,手术机器人的切口由伺服或步进电机控制。
在我们自己建造了一个之后,我们现在知道理解每个制造商的所有不同规格和术语是多么困难。重要的是要有一个清晰的认识,以避免以后发生潜在的灾难。 7轴机械臂
在电机和齿轮箱装配产品中,“齿隙”被列为标准规格,用于指示电机与负载之间的传动部件(即:齿轮、导程/滚珠丝杠)的机械精度。然而,某些类型的齿轮没有齿隙,因此使用另一个术语“齿隙”来描述机械精度。
什么是反弹?
齿隙是指电机变速箱中啮合齿轮之间的游隙或间隙。当大约2% 的负载扭矩施加到齿轮轴上时,测量扭转间隙。由于多种原因,强烈反对是必要的。首先,齿轮制造并非100%完美。制造公差、轴承尺寸、热考虑因素和其他实际考虑因素会导致这种不准确。其他原因是为润滑剂留出空间、减少齿轮中的摩擦和/或允许金属膨胀。
减速机或变速箱用于增加电机的扭矩(和惯性负载)并降低其速度。它包含外壳、齿轮、轴和轴承。当齿轮啮合在一起时,它们之间实际上存在微小的间隙。这在精度很重要的应用中引入了不准确性,因为负载轴可能会移动间隙的距离。看下图就更容易理解了。
反弹的区别
根据其设计,它将表现出不同程度的间隙。例如,正齿轮具有最大的齿隙,行星齿轮箱具有较小的齿隙,而谐波齿轮箱则没有齿隙。市场上也有混合谐波行星齿轮箱。齿轮技术
这是行星齿轮设计如何最大限度地减少齿隙的示例。
齿轮类型和齿隙
下表按齿轮类型、特性、扭矩、齿隙、基本分辨率和输出轴速度列出了我们的大多数减速电机。
为什么反弹很重要?
齿隙以度或弧分或弧秒为单位测量。虽然这对于电机来说似乎是一个非常小的值,但在某些应用(例如机器人手臂)中,该误差随着距离的增加而增加。下图显示了手臂一端与另一端的偏转有何不同。
什么是失步?
自旋是当施加大约5% 的最大扭矩时,从相反方向重复接近某个位置时系统中的最大偏差。由于施加的扭矩,工程师经常将怠速与扭转踢混淆。空转是一个更广泛的术语。造成空转的因素有齿隙、侧隙、传动机构的强度和材料变形(机械磁滞损失)。由于谐波齿轮没有齿隙,因此自由轮被用作齿轮精度的参考。
有什么办法可以消除反弹吗?
这取决于。最简单的方法是购买谐波齿轮步进电机(无齿隙)。
提示:老把戏了。再看一下右边的图片。
如何消除红色反弹?
假设顶部齿轮由电机驱动,底部齿轮驱动负载。为了避免上图中的红色部分,技巧是保持顶部齿轮(和电机)顺时针旋转(与蓝色箭头相反)。只要顶部和底部齿轮始终接触,就可以避免红色区域,从而消除齿隙。然而,这仅适用于单向应用程序。
对于双向应用,技巧是每次从同一方向接近目标位置。
我们以一个简单的应用程序为例。您的电机在0 到90 度之间来回移动。然而,当您返回到原始位置(0 度)时,双向运动的反冲会导致负载停止在精度公差之外。
下次,执行相同的两个动作,但当您返回到起始位置时,有意稍微移动超过起始位置,停止,然后再次接近它(与90 度移动的方向相同)。这样,电机始终以同一方向接近目标位置。消除了弹跳。然而,这仅适用于两次移动之间有额外停留时间的应用程序。概括
齿隙是变速箱中齿轮齿之间的游隙或间隙。换句话说,齿隙是齿轮轴的运动,而电机轴是固定的。用数学术语来说,它是啮合齿轮之间的空间宽度减去一个齿轮齿的宽度。
空转是指当减速机输出轴上施加相当于许用扭矩5%左右的负载扭矩时,在两个方向上发生的总位移。换句话说,空转是电机轴运动时齿轮轴的运动损失,包括齿隙和齿轮滞后损失。
齿隙是空转的一个组成部分。
对于需要最高位置控制精度的应用,建议使用谐波减速器。如果应用可以承受一点间隙,建议使用谐波行星齿轮箱或行星齿轮箱。对于通用或单向应用,直线或锥形滚齿可能就足够了。当然,更高的精度成本更高,因此请考虑您的预算。
请记住,运动控制的不准确性是系统中所有单独组件的组合。除了电机和减速机外,还必须考虑其他部件的精度。
白皮书:步进电机减速器
谢谢阅读。如何消除反弹?请大家发表意见!
评论编辑黄宇