減速機/直線減速機 步進馬達、伺服馬達用減速機
由於步進馬達和伺服馬達減速機適用於需要高精度定位的應用，因此它們的設計重點是高精度、高容許轉矩和高轉速（對於伺服馬達）。
因此，東方馬達開發了一種機制，可最大限度地減少與步進馬達和伺服馬達一起使用的減速機的齒隙，以確保低齒隙特性。
一般來說，與相同安裝尺寸的AC馬達相比，步進馬達具有更大的輸出轉矩，而伺服馬達則高轉速。因此，步進馬達和伺服馬達的減速機可支援高轉矩和高轉速，馬達特性不會遺失。
以下介紹典型控制馬達減速機的基本原理和結構。
CS減速機
原理與結構
CS減速機是平行軸齒輪減速機構，是出力軸排列在安裝尺寸中心的產品。
減速機外殼一側設有突出部，為齒輪的放置提供空間，使中心軸安裝靈活。透過使用凸極優化設計，我們能夠實現更大直徑的齒輪和軸承。由此，可提高產品的容許轉矩、容許懸吊載重、容許推力載重。
TS減速機
原理與結構
透過採用高精度齒輪加工和熱處理來減少尺寸變化，TS減速機減少了對齒隙的影響。另外，由於出力軸上的齒輪在熱處理後經過高精度精加工，因此不存在熱處理所帶來的尺寸變化影響。
因此，TS減速機結構簡單，不需要特殊的調節機構。
TH減速機
原理與結構
TH減速機，末級正齒輪和嚙合齒輪均採用圓錐齒輪。圓錐齒輪是透過連續的輪廓向軸移動而產生的。這些圓錐齒輪相互增益調整以減少齒隙。
FC減速機
原理與結構
FC減速機是直交軸型減速機，由面齒輪（盤形齒輪）和正齒輪組成。東方馬達透過獨特的高精度加工，成功實現了面齒輪的小型化和高強度化，實現了齒隙最小化的小型直交軸。
PS減速機
原理與結構
PS減速機採用行星式齒輪機構。行星式齒輪機構由3個關鍵零件組成：太陽齒輪、行星式齒輪和內齒輪。太陽齒輪安裝在由多個行星式齒輪包圍的中心軸（單級時為馬達軸）上，並透過內齒輪繞中心軸公轉。行星式齒輪的公轉透過行星架轉化為出力軸的旋轉。
- 太陽齒輪
- 位於中心的齒輪，充當輸入軸。
- 行星式齒輪
- 幾個外齒輪圍繞太陽齒輪旋轉。
每個行星式齒輪均附接到行星架上，減速機出力軸固定在行星架上。
- 內齒輪
- 固定在減速機外殼上的圓柱齒輪，其內徑上有齒。
高容許轉矩
在傳統的平齒輪機構中，因為齒輪一對一接觸，單一齒輪的強度決定了可以傳輸的轉矩。然而，行星式齒輪機構以傳遞大量的轉矩，因為轉矩由多個行星式齒輪分配和傳遞。
施加到行星式齒輪機構中的單一齒輪的轉矩如下。
$${T}= {k}\ \frac{T'}{n}$$
- T
- 施加在單一行星式齒輪的轉矩［N·m］
- T'
- 總傳遞轉矩［N·m］
- n
- 行星式齒輪數量
- k
- 色散係數
分散係數表示轉矩在各個行星式齒輪之間分散的均勻程度。該值越接近1，轉矩分散越均勻，可傳遞的轉矩量越大。為了使傳遞轉矩分佈均勻，必須精確配置各部件的位置關係。
PN減速機
原理與結構
PN減速機採用行星式齒輪機構就像 PS減速機。PN減速機透過提高其零件和齒隙消除器的精細加工精度，實現了小於3弧分的規定齒隙。齒隙消除器由上下2組內齒輪和行星式齒輪組成，內齒輪齒沿圓周方向扭轉。上層內齒輪和行星式齒輪減少CW方向的齒隙，下層內齒輪和行星式齒輪減少CCW方向的齒隙。採用剪式齒輪系統，實現低減速比下的無齒隙。
高容許轉矩
由於PN減速機使用與PS減速機相同的行星式齒輪結構，因此可以透過多個齒輪分配和傳遞轉矩，從而獲得較高的容許轉矩。詳情請參閱「高容許轉矩」 PS減速機。
角度傳達精度
角度傳達精度是根據輸入脈波計數計算出力軸的理論旋轉角度，與實際旋轉角度之間的差異。表示為最小值之間的差異。值和最大值從任意位置開始，出力軸單次旋轉所獲得的一組測量值。
安裝尺寸角度傳達精度
| 安裝尺寸 ［mm］ |
角度傳達精度 ［弧分］ |
|---|---|
| 28、42 | 6（0.1°） |
| 60 | 5（0.09°） |
| 90 | 4（0.07°） |
HPG減速機
原理與結構
將薄彈性齒輪技術應用於行星式齒輪減速器內齒輪的行星式齒輪減速機。利用內齒輪的彈性變形，無需調整機構即可實現低齒隙。
行星式齒輪減速機具有太陽齒輪與行星齒輪、行星式齒輪與內齒輪同時嚙合的結構。因此，如果僅透過零件的尺寸精度來減小齒隙，則尺寸誤差可能會導致嚙合部位發生干擾，從而引起旋轉轉矩的不穩定並產生噪音。
為了解決這些問題，開發了「薄型彈性內齒輪」，以減輕嚙合區域的干擾並提供足夠的強度，從而產生了具有革命性結構的行星式齒輪減速機Harmonic Planetary®。Harmonic Planetary® 在減速機的使用壽命內幾乎沒有齒隙變化。
（版權所有©1999 HARMONIC DRIVE SYSTEMS INC。保留所有權利。）
- Harmonic Planetary和Harmonic Drive為Harmonic Drive Systems Inc的註冊商標。
角度傳達精度
角度傳達精度是根據輸入脈波計數計算出力軸的理論旋轉角度，與實際旋轉角度之間的差異。表示為最小值之間的差異。值和最大值從任意位置開始，出力軸單次旋轉所獲得的一組測量值。
安裝尺寸角度傳達精度
| 安裝尺寸 ［mm］ |
角度傳達精度 ［弧分］ |
|---|---|
| 40 | 5（0.09°） |
| 60 | 4（0.07°） |
| 90 | 4（0.07°） |
諧和式減速機
原理與結構
諧和式減速機為減速器提供出色的定位精度，其結構簡單，利用了金屬的彈性動力學特性，並且僅由 3 個基本部件（波動產生器、彈性齒條和圓形齒條）組成。
波動產生器
波動產生器是一個橢圓形部件，橢圓形凸輪的外周裝有一個薄型滾珠軸承。軸承的內圈固定在橢圓形凸輪上，而外圈則透過滾珠產生彈性變形。波動產生器安裝在馬達軸上。
彈性齒條
彈性齒條是一種由彈性金屬製成的薄杯形部件。杯口的外圍有齒狀結構。減速機出力軸連接在彈性齒條的底部。
圓形齒條
圓形齒條是剛性內齒輪。沿著其內圓周形成齒狀結構。這些齒的尺寸與彈性齒條的齒尺寸相同，但圓形齒條比彈性齒條多 2 個齒。圓形齒條沿其外周固定至減速機外殼。
結合3個基本部分。波動產生器將彈性齒條彎曲成橢圓形。橢圓長軸上的齒狀結構與圓形齒條嚙合，而橢圓短軸上的齒狀結構則與其完全分離。
順時針旋轉波產生器（輸入），同時保持圓形齒條固定就位，將使彈性齒條發生彈性變形，導致圓形齒條和彈性齒條之間的嚙合點逐漸移動。
當波動產生器完成一圈時，彈性齒條的齒數比圓形齒圈少2個，這導致彈性齒條因齒數差異（2個齒）而向波動產生器旋轉的相反方向（即逆時針方向）移動。這種運動轉化為輸出，從而降低轉速。
精度
與傳統的正齒輪減速機不同，諧和式減速機沒有齒隙。諧和式減速機具有多個同時嚙合的齒狀結構，其設計可平均化齒距誤差和累積節距誤差對旋轉精度的影響，以確保較高的定位精度。而且，諧和式減速機具有高減速比，因此負載轉矩施加到出力軸時的扭力比單一馬達和其他減速機型馬達小得多，並且剛性很高。高剛性不易受到負載波動的影響，能夠實現穩定定位。當需要較高的定位精度和剛性時，請參閱以下特性。
角度傳達精度
角度傳達精度是根據輸入脈波計數計算出力軸的理論旋轉角度，與實際旋轉角度之間的差異。表示為最小值之間的差異。值和最大值從任意位置開始，出力軸單次旋轉所獲得的一組測量值。
| 品名 | 角度傳達精度 ［弧分］ |
|---|---|
| AZM24-HS□、ARM24-H□ PKP242-H□ |
2（0.034°） |
| AZM46-HS□、ARM46-H□ PKE543-HS□ |
1.5（0.025°） |
| AZM66-HS□、ARM66-H□ PKE564-HS□、PKP262-H□S |
|
| AZM98-HS□、ARM98-H□ PKE596-HS |
1（0.017°） |
這是無負載條件下的值（減速機參考值）。在實際應用中，總是存在摩擦負載，並且由於該摩擦負載而產生位移。如果摩擦負載固定時，則單向運轉中位移保持不變。然而，若進行正反雙向運轉，則往復運轉會產生2倍的位移。此位移可以根據以下轉矩－變形角度特性來估計。
轉矩－變形角度特性
在圖表中，轉矩－變形角度特性測量當馬達軸固定時，隨著負載（轉矩）在出力軸的正向和反向逐漸增加和減少而產生的位移（扭轉）。以這種方式向出力軸施加負載時，齒輪的彈簧常數而發生位移。
當齒輪停止時施加外力時，或當齒輪在摩擦負載下驅動時，就會發生這種位移。根據負載轉矩的大小，斜率可以用以下3級彈簧常數來近似，並且可以透過計算來估計。
1。負載轉矩 \({T_L}\) 是 \({T_1}\) 以下。
2。負載轉矩 \({T_L}\) 超過 \({T_1}\) 但小於 \({T_2}\)
3。負載轉矩 \({T_L}\) 超過 \({T_2}\)
透過計算確定的變形角度僅適用於諧和式減速機。
用於計算的值
| 產品名稱\項目 | 減速比 | T1
N·m |
K1
N·m/min |
θ1
min |
T2
N·m |
K2
N·m/min |
θ2
min |
K3
N·m/min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
AZM24-HS50 ARM24-H50 |
50 | 0.29 | 0.08 | 3.7 | − | 0.12 | − | − |
|
AZM24-HS100 ARM24-H100 |
100 | 0.29 | 0.1 | 2.9 | 1.5 | 0.15 | 11 | 0.21 |
|
AZM46-HS50 ARM46-H50 PKE543-HS50 |
50 | 0.8 | 0.64 | 1.25 | 2 | 0.87 | 2.6 | 0.93 |
| PKP242-H50 | 0.29 | 0.13 | 2.3 | 0.75 | 0.19 | 4.5 | 0.24 | |
|
AZM46-HS100 ARM46-H100 PKE543-HS100 |
100 | 0.8 | 0.79 | 1.02 | 2 | 0.99 | 2.2 | 1.28 |
| PKP242-H100 | 0.29 | 0.26 | 1.1 | 0.75 | 0.29 | 2.8 | 0.35 | |
|
AZM66-HS50 ARM66-H50 PKE564-HS50 |
50 | 2 | 0.99 | 2 | 6.9 | 1.37 | 5.6 | 1.66 |
| PKP262-H50S | 0.8 | 0.64 | 1.2 | 2 | 0.87 | 2.8 | 0.93 | |
|
AZM66-HS100 ARM66-H100 PKE564-HS100 |
100 | 2 | 1.37 | 1.46 | 6.9 | 1.77 | 4.2 | 2.1 |
| PKP262-H100S | 0.8 | 0.79 | 1 | 2 | 0.99 | 2.1 | 1.28 | |
|
AZM98-HS50 ARM98-H50 PKE596-HS50 |
50 | 7 | 3.8 | 1.85 | 25 | 5.2 | 5.3 | 6.7 |
|
AZM98-HS100 ARM98-H100 PKE596-HS100 |
100 | 7 | 4.7 | 1.5 | 25 | 7.3 | 4 | 8.4 |
磁滯損
如轉矩－變形角度特性所示，在雙向施加至容許轉矩後，即使解除轉矩，變形角度也不會變成0，仍會殘留微小的扭轉。（圖B-B'）
請參閱磁滯損。諧和式減速機的磁滯損設計為 2 arcmin或更小。
停止時施加外力時、慣性驅動時施加加減速轉矩時、驅動時施加摩擦負載等時，即使無負載，也會因磁滯損耗而殘留微小的扭轉。
LOST MOTION
由於諧和式減速機沒有齒隙，LOST MOTION因此被用作齒輪精度的參考。
LOST MOTION代表當施加約5%容許轉矩的轉矩到減速機出力軸時發生的總位移。
