ABB 5SHY3545L0014 機(jī)器人設(shè)計避坑指南19——絲桿硬限位設(shè)計盤點(diǎn)
ABB 5SHY3545L0014 機(jī)器人設(shè)計避坑指南19——絲桿硬限位設(shè)計盤點(diǎn)
簡單講一下SCARA上的絲桿，限定一下文章范圍。我們是以絲桿上的絲桿花鍵來作為描述對象，絲桿花鍵是絲桿與花鍵的耦合，目前市場上能做的廠家也少，也有把絲桿跟花鍵解耦進(jìn)行設(shè)計，比如YAMAHA，但是我們今天還是以耦合的絲桿對象來描述，原理是一樣的。并且，我下面就直接用“絲桿”來代替“絲桿花鍵”，簡潔一點(diǎn)，大家知道就行。
第一種，裸奔型。
如絲桿廠家手冊上標(biāo)的圖一樣，僅僅是把絲桿按要求切斷，兩頭都不加工。這是最經(jīng)濟(jì)的做法，因?yàn)閺S家備貨也是這么備的，比如進(jìn)貨時按標(biāo)準(zhǔn)長度400m、500mm、600mm這樣的長度來備，如果你剛好的是500mm，那直接拿走，如果你要的是450mm，也沒關(guān)系，拿500mm一切或者線割一下就可以了，非?？欤瑥S家或者代理也樂意，因?yàn)橥ㄓ眯院芨?，價格還能優(yōu)惠些。但是對SCARA來說，這種裸奔的設(shè)計是比較危險的。一個是做零點(diǎn)標(biāo)定的時候，只有一個光的絲桿是很難把Z軸的零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的，除非借助外部工具；另一個是雖然有軟限位，但是機(jī)器人有可能超過軟限位運(yùn)動，比如手動把絲桿拉下來，或者飛車了，絲桿就飛出來了，損壞絲桿不說，這是比較危險的情況。所以裸奔是最經(jīng)濟(jì)的，但是在主流SCARA廠家里我好像是沒有見到過，畢竟限位是比較有用的。
第二種，EPSON型。
這應(yīng)該是目前使用最多的設(shè)計。在絲桿的兩端各加一個緊固環(huán)作為硬限位，同時在絲桿下面留一小段作為法蘭位，客戶可以自己設(shè)計法蘭，也可以采購標(biāo)準(zhǔn)的法蘭（當(dāng)然，你自己做肯定比跟EPSON買要便宜）。然后為了防止旋轉(zhuǎn)偏移，EPSON在絲桿上增加了一個扁位跟一個定位孔（也有不加定位孔的），用頂絲來緊固和定位。這樣一來，上下標(biāo)定其實(shí)就可以靠上或下硬限位的位置來確定，可以手動推到硬限位作為零點(diǎn)，智能一點(diǎn)也可以使用力矩控制讓絲桿慢慢往一個方向走直到碰到硬限位來作為零點(diǎn)。是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的做法。
第三種、EPSON簡化版。
這個其實(shí)就是在采用EPSON的緊固環(huán)，但是不對絲桿做定制，就是一個光桿。至于零點(diǎn)跟標(biāo)定，就得在緊固環(huán)上下功夫，下面的緊固環(huán)就得加上點(diǎn)設(shè)計，有多種方式，就不一一描述了。
第四種、QKM型。
EPSON的設(shè)計雖然比較簡單實(shí)際，但其實(shí)有一定局限性的。大家也看到了，硬限位是兩個緊固環(huán)，是靠兩個環(huán)緊固之后的摩擦力來抵抗碰撞力。如果是低速下自然沒有問題，但是如果是高速運(yùn)動，這個環(huán)是hold不住的。 不用懷疑，我是親身經(jīng)歷絲桿飛出來的，雖然這種情況的概率很小。
所以QKM在這個方面做了細(xì)節(jié)改善。下限位采用標(biāo)配用戶法蘭的設(shè)計，看起來簡單的法蘭，其實(shí)里面有不少作用。
首先法蘭與絲桿是帶配合跟限位的，也就是說法蘭裝上之后，絲桿與法蘭的配合長度都是完全確定的，而EPSON下面的硬限位如果在精確定位，是需要額外的工裝的；其次是法蘭也是抱緊設(shè)計，但是抱緊的接觸面積是增加了不少，可以扛住高速下的撞擊；另外把扁位改成平鍵，在R軸上精確定位，而且比扁位的扛扭矩要增大不少；還有就是法蘭上是有銷孔的，有同時標(biāo)定Z軸跟R軸的功能，而EPSON的R軸如果要精標(biāo)定應(yīng)該是要借助外部工具的（猜測）。
上硬限位就是加了一卡簧，簡單的小東西，但是要把卡簧撞出來，那這個力可不得了了，SCARA使不出這樣的力。所以我們會看到QKM在絲桿上是做了不少細(xì)節(jié)改善的，這些“以防萬一”的設(shè)計跟安全設(shè)計是一樣的，絕大多時候客戶是感覺不到的，反而是由此引發(fā)的負(fù)面影響客戶會馬上察覺，比如這會造成成本的增加，絲桿代理肯定不喜歡這種“與眾不同”的設(shè)計，不通用，貨期長；另外給客戶貼心標(biāo)配法蘭有時也會造成問題，比如客戶原來使用的是EPSON的機(jī)器人，自己做的法蘭，你標(biāo)配的他用不上，他還可能質(zhì)疑你浪費(fèi)他錢
第五種、ABB型。
看到ABB這個專利的是時候，我是又驚又喜，喜是因?yàn)榇蠹蚁氲揭粔K兒去了，我之前也想過這種方案，所以說大家做一個行業(yè)久了總會想到相似的點(diǎn)子，我相信一定還有其他朋友也想過這個方案，非常有意思；驚是因?yàn)槲覜]有想過申請專利，所以看到這個的時候就有點(diǎn)遺憾，以后就不能用這個專利了。所以說，隔行如隔山，工程師眼里的一點(diǎn)小技巧，專利人眼里就是寶藏啊，但是你讓工程師去挖掘?qū)＠?，抓白了頭也想不出來，畢竟絕大部分人都沒有驚天地泣鬼神的發(fā)明，反倒是發(fā)明專利大多數(shù)是靈機(jī)一動的小技巧，這就看IP布局人的專業(yè)能力了。
扯遠(yuǎn)了，回到ABB的專利上來，這其實(shí)是在EPSON的基礎(chǔ)上做的一個很小的改善，但是卻很巧妙。上面的圖大家一看就明白了，就是在硬限位上加一個頂絲頂?shù)浇z桿溝槽中，這樣如果發(fā)生大的碰撞，除了緊固環(huán)的摩擦力，還有頂絲與溝槽的作用力助力，原理跟卡簧其實(shí)是一樣的，雖然沒有卡簧力那么大，但是扛住SCARA的力應(yīng)該還是可以的，最重要的是，比起在絲桿上加卡簧槽，在緊固環(huán)上打個螺紋孔簡單多了。而且這個方案上下硬限位都使用，非常實(shí)用。
第六種、混合型。
緊固環(huán)、銑扁、平鍵、緊定螺釘、卡簧是上面幾個典型廠家的典型方案，另外還有將以上進(jìn)行方案進(jìn)行混合的廠家。但是總的來說還是EPSON以及EPSON簡化版使用最多。畢竟性價比比較高，特別是小廠，本來量就不大，要是再有定制，那不管是價格跟貨期談判都處于劣勢。
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