使用减速机最大的目的包括动力传递,或是获得某一速度,以及获得较大扭矩。业者表示,减速机是一项十分普遍的产品,减速最主要的功用在弥补马达因为功率损耗影响效能,是一个扭矩提升的角色。台湾生产减速机的大小厂众多,产品单价十分便宜。依产品设计原理,减速机主要可分成:摆线型减速机、谐波齿轮减速机、行星式齿轮减速机,以及蜗杆蜗轮减速机四类。
摆线型vs蜗轮蜗杆
目前世界上制造摆线型减速机,以日本做得较多、较好。摆线型减速机基本结构包含输入偏心滚柱轴承、行星式摆线齿盘、本体及外侧针齿等。摆线型减速机的特点,是可以明显发现减速比高且范围大,单级传动的减速比50~200。传动效率较蜗轮蜗杆减速机高,随着减速比的不同,单级传动的效率为60~70%。他的另一特点,由于是摩擦运动,扭转刚性值较低。
这类机器的缺点在于:由于是属于偏心、摩擦运动,传动组件容易耗损,工作寿命较短,且机台容易发热产生温升,所以容许输入转速不高,也在2,000rpm以下。
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%。
业者表示,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http://www.jiaruntianhe.com
谈到减速机,就得先从伺服马达开始谈起。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。
然则,到底什么样的应用需求必须搭配减速机?根据了解,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。
理论上,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。节省成本好处多。
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