在机器人领域选择联轴器是一个极为关键的决定,直接影响到机器人的性能、精度和可靠性。其选择逻辑与通用机械完全不同,核心准则是:追求零背隙、高刚性、高精度,并满足轻量化、紧凑化的要求。
绝对首选--零背隙刚性联轴器
这类联轴器是机器人本体(特别是关节、旋转轴)的主流和首选。
金属膜片联轴器
这是机器人领域应用最广泛的高性能标准联轴器。
优点:
绝对零背隙: 整体金属结构,无相对滑动部件,扭转刚度极高。
高灵敏度: 能传递极其微小的角度变化,是精密伺服的理想选择。
补偿能力: 能同时补偿径向、角向和轴向偏差,保护昂贵的伺服电机和减速器轴承。
免维护、长寿命: 无磨损部件,可靠性极高。
轻量化: 航空级铝合金或不锈钢制成。
典型应用:
协作机器人关节:连接伺服电机与谐波减速器/同步带轮。
工业机器人:在电机与减速器之间进行高精度连接。
SCARA机器人Z轴/旋转轴: 用于直接驱动或通过同步带传动的场景。
机器人末端执行器(EOAT):驱动精密夹具或工具。.jpg)
波纹管联轴器
性能与膜片联轴器类似,是另一种优秀的零背隙选择。
特点: 由一体成型的金属波纹管构成。
优点: 零背隙、高刚性、同时补偿三向偏差。其扭转刚度通常略低于同等尺寸的膜片联轴器,但角向补偿能力有时更优。
应用: 常用于对空间要求更紧凑或需要更大角向补偿的精密机器人轴。
十字滑块联轴器 / 旧式零背隙联轴器
原理: 通过一个中心滑块在两个半联轴器的凹槽中滑动来传递扭矩并补偿偏差。
优点: 零背隙、结构紧凑、成本相对较低。
缺点: 滑块是滑动摩擦,存在磨损,需要润滑,寿命和效率低于膜片式。在需要免维护和高寿命的现代机器人中,已逐渐被膜片式取代,但在一些低成本或低速场合仍有使用。
总结与核心建议
黄金法则: 对于机器人本体任何影响运动精度和重复精度的轴,必须选择零背隙联轴器。
首选类型: 金属膜片联轴器和波纹管联轴器是满足机器人绝大多数需求的行业标准。
集成思维: 在关节设计中,联轴器、电机、减速器是一个整体系统。现代机器人关节模组已将联轴功能集成在内部(如谐波减速器的输入连接)。
品质优先: 务必选择高品质的高精度产品。机器人对可靠性的要求是极高的,劣质联轴器的微小背隙或过早失效都会导致整机性能下降甚至故障。
精确安装: 再好的联轴器也需精确对中安装。使用激光对中仪等工具确保安装精度。
总而言之,机器人领域的联轴器选择,本质上是为高精度伺服系统寻找“无懈可击的连接环节”。金属膜片联轴器、波纹管管联轴器这类零背隙、高刚性联轴器,因其卓越的性能和可靠性,已成为机器人工程师的不二之选。