矢量摆线减速机在高速SCARA机器人上的安装与应用

SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm，水平多关节机器人），是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。SCARA 机器人有 3 个旋转关节，其轴线相互平行，可在平面内进行定位和定向。还有一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。这类机器人的结构轻便、响应快，比一般关节式机器人快数倍。它最适用于平面定位和垂直方向进行装配的作业。SCARA 系统在 x、y 方向上具有柔性，在 Z 轴方向具有良好的刚度，因此特别适合装配工作。SCARA 的另一个特点是其串接的两杆结构类似人的手臂，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合搬动和取放物件，如集成电路板、药品、食品等。

海尚集团自主原创开发的一款全新矢量摆线减速机，其各项性能指标均达到国际先进水平，已申请**专利并获批。本文就一种典型高速SCARA机器人的机械结构在设计、制造、装配过程中所采取的措施进行探讨，展示矢量摆线减速机的安装与使用。

矢量摆线减速机

海尚集团成功研发的矢量摆线（SD）减速机技术是全球第四大机器人关节减速机技术，填补了国内高端精密减速机的技术空白，该技术设计原理不是用齿轮做传动，而是均布钢球依摆线槽在槽内做滚动传动，使用输入轴(偏心轴)作为轨迹发生器，经差动变速器配合输入轴偏心运动完成输出从而实现减速，以十字滑块为驱动板达到零背隙，提了传动精度和传递效率，牵一发而动全身，实现了绝对摆线，输入功率平均分配，均匀负载，无受力死角。

以创新的设计理念，独特的加工工艺和精密的加工检测设备，辅以专用的装配工装和机械手来共同打造完成的，它整合了RV减速机和谐波减速机的刚度好、精度/效率高、速比范围广、噪音低、寿命长、体积小、扭矩大等特点 。它的应用非常广，它适用于机器人产业领域全系列；新能源汽车驱动；高精密机床及自动化生产线设备；军工等领域，性能和外形尺寸完全可替代RV和谐波减速机。

?  矢量摆线减速机结构

以钢球作为传动部件，与摆线滚道组成的无隙摆线滚道啮合副，替代齿轮啮合，实现零背隙，低噪音，易安装，高定位精度，高效率特性。

1)不采用齿轮做传动，使用输入轴(偏心轴)作为轨迹发生器，经过差动变速器由随动板、**、第二交叉滚柱配合输入轴偏心运动完成输出来实现减速。

2)具有结构紧凑、噪音低、重量轻、体积小、零间隙、传动平稳、输出精度高等优点，传动效率高达93％以上。

3)实现减速机输出平稳 ，机械磨损率低，消除原减速机S形摆线槽或十字滑块设计缺陷。

矢量摆线减速机剖面图

4)通过随动板、**、第二交叉滚柱、差动变速器实现自动调整输入轴(偏心轴) 的运动与偏心量完全吻合，减速机的传动滚珠（运动）和差动变速器轨迹完全吻合。

5)采用球珠结构有利于热传导，降低减速机温升、噪音，提高使用寿命。

?  矢量摆线减速机五大优势

高精度SD减速机可满足所有工业领域的需求，即使是**要求的客户。

1)零背隙

内部采用滚珠摆线,达到零背隙运行。

2)无死角

摆线运动轨迹,实现无死角运转。

3)全接触

所有钢球同时参与啮合运动，重合度高，传动平稳，传动精度也高。

4)中空设计

①大中空设计,配合伺服取代传统行星减速机。

②可有效整合电机设计。

5)长寿命

采用球珠取代滚柱有利于热传导，避免了磨损率增高，设计寿命长达80000小时。

SCARA 机器人机械结构

 一种典型高速的 SCARA 机器人机械结构（如图所示）

?  细节设计

1) 矢量摆线减速机的安装必须要完全定位：以减速机法兰端面为轴向定位基准。以减速机外径为径向定位尺寸。

2）矢量摆线减速机与安装底座应注意避免干涉。

3）注意安装螺钉长度。

4）减速机本体上的螺钉不能拆卸。

5）注意矢量摆线减速机相配零件的形位公差。

① 与矢量摆线减速机连接固定的安装平面形位公差为：平面度0.02mm、垂直度0.02mm，螺纹孔或者通孔位置度0.1mm。

② 尽量减少需相配合零件的数量，防止尺寸链过长产生的累积误差。

6）过渡法兰止口公差配合。

矢量摆线减速机与伺服电机共有 3 处公差配合，如图中①②③所示。为了防止“过定位”，需要将过渡法兰止口公差放大。

减速机安装示意图

?  加工工艺要求

矢量摆线减速机对回转轴线的倾斜非常敏感，故加工时必须考虑合适的工艺方案，尤其要保证相应的形位公差。

?  装配工艺要求

1)装配环境要求

矢量摆线减速机必须在足够清洁的环境下安装，安装过程中不能有任何异物进入减速机内部，以免使用过程中造成减速机的损坏。

2)装配工具

包括相应规格的扭矩扳手、定量加油器具、无尘纸、密封胶等。

3)装配要点

矢量摆线减速机安装时，螺钉以十字交叉的方式锁紧，以 4-5 次均等递增加力至螺钉对应锁紧，完成以后将电机设定100r/min运行，检查有无异响。

螺钉对应锁紧力矩

矢量摆线减速机做为一种一体式精密减速机，其应用涉及到产品的设计、制造、装配的全过程。它不仅对设计者、生产制造者，也对装配者提出了诸多要求。任何一个环节如未能得到有效控制，都将影响矢量摆线减速机的应用。