蔡司三坐标工业CT等人形机器人关节模组质量解决方案

 　　当前，人形机器人关节模组正朝着高度集成化演进：谐波、行星、摆线以及丝杠等多种传动形式被压缩进更小的空间内。关节越紧凑，传动部件越精密，对质量的敏感度就越高，因为传动部件决定了动力如何被稳定、可控地传递为机器人关节的角度与位移。

　　传动部件这0.001mm的误差，会让机器人的动作差多少、寿命掉多少?

　　探索人形机器人　精准动作背后的质量奥秘

　　▲ 人形机器人中的关节模组对应的传动部件(部分图片由AI生成)

　　小模数齿轮因高精度、低噪音的特点，成为人形机器人关节模组的核心传动件之一，其模数范围通常≤1mm，有些微小模数齿轮甚至要求模数范围≤0.3mm。人形机器人具身智能的使用场景对诸如机器人上臂、灵巧手等关节模组有极高的寿命和安全冗余要求，因此小模数齿轮在尺寸加工、热处理和装配环节都面临着不小的质量挑战。

　　三重质量挑战

　　尺寸加工误差影响性能

　　微小模数齿轮受其几何尺寸和机械性能的影响，对加工精度要求极高，加工机床的参数不正确、传动、工件安装出现误差都会导致关键尺寸偏差，从而影响齿轮的性能：

　　齿廓偏差会影响啮合刚度、传动平稳性与噪音;

　　齿距累积总偏差直接影响传动的角度精度和回差;

　　齿向偏差会影响载荷分布均匀性，不当会导致偏载与早期磨损。

　　热处理变形压缩尺寸公差

　　机加工导致的残余应力会影响齿轮寿命，适当的热处理则可以提高小模数齿轮的强度。但热处理的过程会影响齿轮的尺寸，如渗氮处理会导致尺寸的变形，进一步压缩了齿轮的形位公差范围。

　　装配精度影响啮合质量

　　人形机器人关节模组对齿轮的装配精度要求极高，例如，谐波减速器通常要求背隙值小于1弧分。装配精度不足会导致齿轮啮合间隙失控，传动效率降低，并且可能会产生周期性冲击振动，引发高频振动和噪音，造成传动部件疲劳损伤，缩短部件寿命。

　　打造质量闭环

　　蔡司三坐标测量技术

　　实现单件齿轮尺寸检测，验证加工精度及热处理尺寸影响。

　　蔡司三坐标测量机设备针对人形机器人的微小模数齿轮和丝杠，可以在一次装夹中完成多项主要参数的主动测量，配合小模数测针及ZEISS GEAR PRO齿轮测量软件模块，即可轻松实现四个维度的测量：

　　齿形精度

　　齿廓偏差：实际齿廓与理论渐开线的偏离量，包括齿形误差、压力角误差等。

　　齿向精度

　　螺旋线偏差：实际齿面沿齿宽方向与理论螺旋线的偏离量，包括齿向误差、螺旋角误差等。

　　齿距精度

　　单个齿距偏差：相邻两齿间的角度/弧长误差;

　　齿距累积总偏差：整个齿轮上任意齿距偏差的累积最大值。

　　滚柱丝杠精度

　　滚柱的导程、螺距、三针径、圆柱度、外径、内径尺寸。

　　蔡司工业CT技术

　　实现齿轮装配过程中啮合背隙无损检测。

　　▲ ZEISS METROTOM 800

　　区别于传统的检测方式，蔡司工业CT设备可对装配好的齿轮的啮合背隙进行高精度无损检测，在静态状态下获取装配好齿轮的可溯源三维体积数据，进行准确的啮合状态分析，对具体位置的背隙进行精准测量，评估装配精度。

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