矢量摆线减速机在高速SCARA机器人上的安装与应用
SCARA（SelectiveComplianceAssemblyRobotArm ， 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 。
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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 ， 已申请国家专利并获批 。 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 。
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【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 。
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矢量摆线减速机结构图
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、第一、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 。
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矢量摆线减速机剖面图
4)通过随动板、第一、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 。
?矢量摆线减速机优势
高精度SD减速机可满足所有工业领域的需求 ， 即使是最高要求的客户 。
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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)高钢性
【矢量摆线减速机在高速SCARA机器人上的安装与应用】运用矢量摆线全接触的方式传动 ， 摆线槽和所有滚珠同时啮合 ， 使其具备高刚性、耐过载的特点 。
6)高精度
由于旋转振动、惯性小 ， 具有良好的加速性能 ， 可实现平稳运转并获取正确位置的精度 。
7)低噪音
开创性地采用了双摆线差动变速方式输出 ， 能将工作噪音低至60分贝 。
8)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 。
9)高效率
传动效率达80%~90% 。
10)宽速比
11)低温升
【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）
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?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 。
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?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 。
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螺钉对应锁紧力矩
矢量摆线减速机作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 。
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