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各类减速机的优势及劣势

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各类减速机的优势及劣势

发布日期:2019-03-11 作者: 点击:

蜗轮蜗杆减速机由输入蜗杆与输出蜗轮所构成,其特点是传递扭矩高,减速比高且范围大,单级传动的减速比为5~100;传动机构不属于同轴的输入与输出,应用不易,且传动效率最低,不超过60%。由于是属相对滑动摩擦传动,蜗轮蜗杆减速机扭转刚性值略低,且传动组件容易耗损,工作寿命短、且减速机容易产生温升,所以容许输入转速不高(2,000rpm),这都限制了蜗轮蜗杆的使用情形。

协助伺服马达提升扭矩:伺服马达的技术发展,从高扭矩密度乃至于高功率密度,使转速的提升高过3000rpm,由于转速的提升,使得伺服马达的功率密度大幅提升。这意谓着伺服马达是否需要搭配减速机,其决定因素主要是从应用的需求上及成本的考虑来审视。必须对负载做移动并要求精密定位时便有此需要。一般像是航空、卫星、医疗、军事科技、晶圆设备、机器人等自动化设备。他们的共同特征在于将负载移动所需的扭矩往往远超过伺服马达本身的扭矩容量。而透过减速机来做伺服马达输出扭矩的提升,便可有效解决这个问题。

输出扭矩提升的方式,可能采用直接增大伺服马达的输出扭矩方式,但这种方式不但必须使用昂贵的磁性材料,马达还要有更强壮的结构,扭矩的增大正比于控制电流的增大,此时采用比较大的驱动器,功率电子组件和相关机电设备规格的增大,又会使控制系统的成本大幅增加。

提升伺服马达的功率也是输出扭矩提升的方式,可藉由增加伺服马达两倍的速度来使得伺服系统的功率密度提升两倍,而且不需要增加驱动器等控制系统组件的规格,也就是不需要增加额外的成本。而这就需透过减速机的搭配来达到「减速并提升扭矩」的目的了。所以说,高功率伺服马达的发展是必须搭配应用减速机,而非将其省略不用。

谐波齿轮减速机,其基本结构由刚性内齿环、挠性外齿环、谐波发生器所组成。工作原理以谐波发生器为输入构件,刚性内齿环为固定构件,挠性外齿环为输出构建。其中挠性外齿环材料特殊、内外壁且薄,是此类减速机的技术核心,目前台湾尚无可制造谐波齿轮减速机业者,渐伸线所生产的SPB系列「少齿差行星式减速机」,机械输出特性介于谐波齿轮与摆线针输之间,同样可做到零背隙,为业界最接近谐波齿轮减速机之产品。

谐波减速机的特点,在于他的传动精度高,传动背隙值低。减速比高且范围大,单及传动的减速比为50~500。此外,传动效率较蜗轮蜗杆减速机高,随减速比不同,单级传动的效率为65~80%。由于属挠性传动,扭转刚性值最低,挠性外齿环的工作寿命较短,而且减速机容易发热产生温升,所以容许输入转速不高,只能达到2,000rpm,是其缺点。

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