機器人主軸設計參考

一、砂輪機主軸

I. 基本參數介紹

1. 在打磨砂輪機設計過程中，針對現有砂輪機基本結構進行拆解分析，基本拆卸圖如下：
   
   
   圖1. 爲完整砂輪情況
   圖2. 爲砂輪保護外殼，採用螺母收緊固定項圈的安裝固定方式
   圖3. 爲打磨電機電刷彈簧，通過蝸狀彈簧按壓碳刷塊從而導通直流電機換向器
   圖4. 爲打磨電機主軸齒輪，可以看到一圈有9齒，同時可以看到電機上下兩側有出風口，打磨電機內部轉子通過轉動產生的風通過上下的通風口輸出，從而清理砂輪周圍雜質
   圖5. 爲打磨電機轉子換向器，可以看到有刷電機的定子是直接固定在砂輪機的外殼上的，從而大大降低了成本
   圖6. 爲打磨機的機頭，可以看到其中使用錐齒進行了傳動換向，同時錐齒一圈齒數爲36齒，在機頭外側還安裝了手剎，通過按壓手剎從而實現剎車過程

2. 根據砂輪機上銘牌標識相關參數如下：

   • 型號：\(GWS 6-125\)
   • 供電電壓：\(220-230V~@50Hz\)
   • 供電電流：\(3.0A\)
   • 功率：\(670Watt\)
   • 砂輪轉速：\(11000r/min\)
   • 砂輪直徑：\(\phi=125mm\) 固定孔徑：\(M14\)

3. 根據砂輪機配套的砂輪銘牌參數，如下：

   • 型號：BOSCH
   • 尺寸：\(\phi125*3.0*22mm\) （直徑*厚度*孔徑）
   • 砂輪外圈線速度：\(80m/s\)
   • 砂輪轉速：\(12250RPM\)

II. 相關參數理論分析

1. 主軸加工扭矩-功率-轉速之間的關係式如下：

\[T=9550P/n\\ T:扭矩(Unit:N*m)\\ P:功率(Unit:KW)\\ n:轉速(Unit:RPM) \]

2. 主軸加工轉速-電源頻率-磁極對數之間的關係如下：

\[n=60*f/P\\ n:轉速(Unit:RPM)\\ f:頻率(Unit:Hz)\\ P:磁極對數(Unit:對) \]

根據上述基本參數計算式可知打磨電機的扭矩如下：

\[T=9550P/n\rArr T=9550*0.67/44000=0.1454N*m \]

上式當中，轉速提升了4倍，原因是存在錐齒轉換過程中的減速比 \(1:4\) ， 同時扭矩也會有相應的提升。

III. 打磨主軸電機選型

參考選型:

• 速科德/Kasite機器人浮動去毛刺主軸電機 倒角打磨拋光高速主軸 Kasite
• 瑞德沃斯高速主軸電機