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机器人用精密减速机

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精密减速器

 

最近看了一则新闻:机器人产业要破除“卡脖子”难题,感触挺深。随着人工成本的提高,工业机器人替换人已成为趋势。工业机器人作为智能制造的基石,但核心零部件却制约着我国机器人产业的发展,据相关调查显示目前国内机器人减速器普通依赖进口。机器人产业在中国要成气候,必须下决心解决核心零部件的问题。

 

 

下面介绍工业机器人核心精密零部件:减速器,与通用减速器相比,机器人用减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。减速器行业,我们不得不提这行业两巨头是Nabtesco(帝人,也叫纳博特斯克)和Hamonica Drive(哈默纳科),业界俗称(RV减速器和谐波减器)。他们几乎垄断了全球的机器人用减速器。这两种减速器都是微米级的加工精度,光这一条在量产阶段可靠性高就很难了,更别说几千转的高速运转,而且还要高寿命。目前市面上的大量应用在工业机器人上的减速器主要有两类:RV减速器和谐波减速器。

RV减速器:是少齿差啮合,但相对于谐波减速器,RV减速器通常用的是摆线针轮,RV减速器由摆线针轮和行星支架组成。相比谐波减速器,RV减速器的关键在于加工工艺和装配工艺。RV减速器具有更高的疲劳强度、刚度和寿命,不像谐波传动那样随着使用时间增长,运动精度会显著降低,其缺点是重量重,外形尺寸较大。RV减速器用于转矩大的机器人腿部腰部和肘部三个关节,负载大的工业机器人,一二三轴都是用RV减速器。

它较机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命,而且回差精度稳定,不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低,故世界上许多国家高精度机器人传动多采用RV减速器,因此,该种RV减速器在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。

 

RV减速器分解图

谐波减速器:用的也是少齿差啮合,谐波里的一种关键齿轮是柔性的,它需要反复的高速变形,所以它比较脆弱,承载力和寿命都有限。

谐波减速器是谐波传动装置的一种,谐波传动装置包括谐波加速器和谐波减速器。谐波减速器主要包括:刚轮、柔轮、和径向变形的波发生器三者组成。它是利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波,引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。这种传动与一般的齿轮传递具有本质上的差别,在啮合理论、集合计算和结构设计方面具有特殊性。谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力等优点,和普通减速器相比,由于使用的材料要少50%,其体积及重量至少减少1/3。所以谐波减速机主用于小型机器人,特点是体积小、重量轻、承载能力大、运动精度高,单级传动比大。一般用于负载小的工业机器人或大型机器人末端几个轴。

 

 

谐波减速器分解图

日本纳博特斯克公司从1980年代初提出RV型设计到1986年RV减速器研究获得实质性突破,花了6-7年时间;而国内率先拿出结果的南通振康和恒丰泰花费时间也为6-8年。是不是意味着我国本土企业就没什么机会了呢!可喜的是中国企业布局若干年后,终于取得一些突破。国产主要由南通振康、秦川机床、武汉精华、浙江恒丰泰和浙江双环传动提供。据说南通振康产量已经突破万台,秦川机床生产线已经打通,产量正在逐步上升。秦川机床的是国家进口替代项目,秦川机床9万套工业机器人关节减速器技术改造项目、工业机器人关节减速器生产线两项合计投资3.14亿元。

2019年11月7日 13:40
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