通常,齿条是固定不动的，当齿轮传动时,齿轮轴连同拖板沿齿条方向做直线运动,这样,齿轮的旋转运动就转换成为拖板的直线运动普通丝杠驱动是由一个旋转的精密丝杠驱动一个螺母沿丝杠轴向移动。由于普通丝杠的摩擦力较大,效率低,惯性大,在低速时容易产生爬行现象,而且精度低,回差大,因此在机器人上很少采用。滚珠丝杠在机器人上经常采用滚珠丝杠,这是因为滚珠丝杠的摩擦力很小且运动响应速度快。工业机器人由于滚珠丝杠在丝杠螺母的螺旋槽里放置了许多滚珠,传动过程中所受的摩擦力是滚动摩擦,可极大地减小摩擦力,因此传动效率高,消除了低速运动时的爬行现象。在装配时施加一定的预紧力,可消除回差。
工业机器人齿轮链是由两个或两个以上的齿轮组成的传动机构。它不但可以传递运动角位移和角速度,而且可以传递力和力矩。现以具有两个齿轮的齿轮链为例,说明其传动转换关系。其中一个齿轮装在输入轴上,另一个齿轮装在输出轴上,如图3所示。
使用齿轮链机构应注意两个问题：
一是齿轮链的引入会改变系统的等效转动惯量,从而使驱动电机的响应时间减小,这样伺服系统就更加容易控制。输出轴转动惯量转换到驱动电机上,等效转动惯量的下降与输入输出齿轮齿数的平方成正比。
二是在引入齿轮链的同时,由于齿轮间隙误差,将会导致机器人手臂的定位误差增加;而且,假如不采取一些补救措施,齿隙误差还会引起伺服系统的不稳定性。
虽然谐波齿轮已问世多年,但直到最近人们才开始广泛地使用它。目前,机器人的旋转关节有60％～70％都使用谐波齿轮。谐波齿轮传动机构由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮三个主要零件组成,如图5所示。工作时,刚性齿轮固定安装,各齿均布于圆周,具有外齿形的柔性齿轮沿刚性齿轮的内齿转动。柔性齿轮比刚性齿轮少两个齿,所以柔性齿轮沿刚性齿轮每转一圈就反方向转过两个齿的相应转角。工业机器人谐波发生器具有椭圆形轮廓,装在谐波发生器上的滚珠用于支承柔性齿轮,谐波发生器驱动柔性齿轮旋转并使之发生塑性形。转动时,柔性齿轮的椭圆形端部只有少数齿与刚性齿轮啮合,只有这样,柔性齿轮才能相对于刚性齿轮自由地转过一定的角度。
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