帶你了解工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)：精密減速機(jī)
2018-5-15 來源：轉(zhuǎn)載 作者：-
現(xiàn)今工業(yè)機(jī)器人的先進(jìn)程度讓人嘆為觀止，尤其是那些靈動的5軸6軸機(jī)器人，具有如此多的關(guān)節(jié)，還能夠做到運動和指令的精確傳輸，各部位緊密配合完成復(fù)雜的工作，讓人不禁好奇它們的傳動系統(tǒng)到底是怎樣的，關(guān)節(jié)到底是什么結(jié)構(gòu)的呢？
比如這個
日本安川機(jī)器人揮刀削豌豆
說起關(guān)節(jié)，主要是指工業(yè)機(jī)器人最重要的基礎(chǔ)部件，也是運動的核心部件：精密減速機(jī)。這是一種精密的動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置，從而降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。
你造么，全球工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)用到的精密減速機(jī)幾乎都是日本造的：日本人說跪，全球機(jī)器人沒幾個能站著。。。
目前全球能夠提供規(guī)模化且性能可靠的精密減速器生產(chǎn)企業(yè)不算多，全球絕大多數(shù)市場份額都被日本企業(yè)占據(jù)，在工業(yè)用機(jī)器人關(guān)節(jié)上的精密減速器上，納Nabtesco(納博特斯克)產(chǎn)品的全球市場占有率達(dá)60%，特別在中/重負(fù)荷機(jī)器人上，其RV減速器市場占有率高達(dá)90%。Harmonica（哈默納科）的諧波減速器約占15%，還有住友重工(SUMITOMO，未查到比例)。
下面我們就來看看這幾家知名機(jī)器人減速器企業(yè)
1. Nabtesco納博特斯克
Nabtesco(納博特斯克)是2003年9月成立的，看似一個00后公司。實際上它是由帝人精機(jī)(Teijin Seiki，1944年成立)和納博克(Nabco，1956年生產(chǎn)了日本第一個自動門)這兩家日本公司強(qiáng)強(qiáng)合并組成。作為運動控制系統(tǒng)和零部件的生產(chǎn)商，這兩家公司都在其特定的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，掌握了高端核心技術(shù)，控制了很高的市場份額，所以Nabtesco甫一成立，就位居同行業(yè)在日本乃至全世界的首位，世界上大多數(shù)機(jī)器人制造商均從Nabtesco的專利RV減速機(jī)獲益并帶來成功。
應(yīng)用于衛(wèi)星、雷達(dá)天線、工業(yè)機(jī)器人、半導(dǎo)體和焊接技術(shù)等工業(yè)自動化領(lǐng)域。
Nabtesco有幾個小視頻能很直觀形象地其產(chǎn)品展示在各種工業(yè)機(jī)器人上的應(yīng)用。其中一個6軸機(jī)器人的跟大家分享。
6軸機(jī)器人的關(guān)節(jié)
1944年帝人精機(jī)成立伊始，在飛機(jī)制造業(yè)開展業(yè)務(wù)，1947年進(jìn)軍紡織機(jī)械制造領(lǐng)域，1955年開始制造飛行器零部件，1959年擴(kuò)展至機(jī)床制造業(yè)。Nabtesco的RV減速器，前身正是帝人精機(jī)的主流產(chǎn)品，70年代開始作為挖掘設(shè)備驅(qū)動馬達(dá)的核心部件使用。80年代早期，應(yīng)世界主要機(jī)器人制造商要求，帝人精機(jī)改進(jìn)了RV減速器，使之更加精準(zhǔn)可靠，符合機(jī)器人制造行業(yè)的嚴(yán)格要求。取得了精密擺線針輪RV減速機(jī)專利后，于1986年開始批量生產(chǎn)，從此開始為現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)應(yīng)用進(jìn)行配套。
拆解開觀看內(nèi)部結(jié)構(gòu)
線路能很方便得從減速機(jī)中空的部分穿過。這樣的設(shè)計不僅轉(zhuǎn)矩更大，壓縮比更高，接近零側(cè)隙，而且還加載了一組更大的提供更大動量，并免去外部支撐設(shè)備的內(nèi)角支撐軸。這樣一來，就進(jìn)一步節(jié)省了成本，簡化了最終用戶的設(shè)計工作。
Nabtesco：Hollow center Gear
2. Harmonica哈默納科
日本Harmonic Drive Systems Inc.(簡稱HDSI)是整體運動控制的領(lǐng)軍企業(yè)，其生產(chǎn)的Harmonic Drive組合型諧波減速機(jī)，具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、仿人機(jī)器人、半導(dǎo)體液晶生產(chǎn)裝置、光伏設(shè)備、光學(xué)儀器、精密機(jī)床等各種尖端領(lǐng)域。阿波羅月球車的電驅(qū)動車輪里的波動齒輪就是用哈默納科的產(chǎn)品哦~~
為了涵蓋諧波減速機(jī)所不能做到的低減速比領(lǐng)域，HDSI產(chǎn)品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機(jī)Harmonic Planetary。獨特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達(dá)到精密級的傳動誤差。
諧波傳動減速器（harmonic gear drive）是一種靠波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合，從頭傳遞運動和動力的齒輪傳動系統(tǒng)。諧波傳動減速器是由美國人Clarence Walton Musser(1909~ 1998-06-08)在1957年獲得發(fā)明專利（美國專利號2906143），除此之外，這位曾在美國國防部工作15年的長壽發(fā)明家一生有250項重大發(fā)明，例如軍用無后座力步槍，飛機(jī)彈射器，水下爆炸試驗儀器等等。
聽上去象大一個行業(yè)品類，其實harmonic drive是Harmonic Drive Systems Inc.的商標(biāo)。1960年美國USM公司首次將諧波傳動減速器成功投入運用，后來長谷川齒輪株式會社(Hasegawa Gear Works, Ltd.)獲得了USM的生產(chǎn)許可。1970年10月，長谷川與USM各出資50%，在東京都成立了Harmonic Drive Systems Inc.，漢譯哈默納科。
哈默納科是整體運動控制的領(lǐng)軍企業(yè)，其生產(chǎn)的HarmonicDrive組合型諧波減速機(jī)，具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、仿人機(jī)器人、半導(dǎo)體液晶生產(chǎn)裝置、光伏設(shè)備、光學(xué)儀器、精密機(jī)床等各種尖端領(lǐng)域。
2006年1月1日哈默納科和上面介紹的Nabtesco的美國子公司在馬薩諸塞州成立了合資公司Harmonic Drive L.L.C.。
為了涵蓋諧波減速機(jī)所不能做到的低減速比領(lǐng)域，產(chǎn)品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機(jī)(Harmonic Planetary)。獨特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達(dá)到精密級的傳動誤差。
諧波減速器拆解開觀看內(nèi)部結(jié)構(gòu)
諧波行星減速器Harmonic Planetary Gears
3. SUMITOMO住友
日本住友SUMITOMO是擁有400多年歷史的世界500強(qiáng)之一的住友集團(tuán)旗下的建設(shè)機(jī)械廠家，在世界范圍享有盛譽(yù)。住友產(chǎn)品在1967年憑借自身技術(shù) 開發(fā)研制了第一臺液壓挖掘機(jī)之后，目前世界各地到處活躍著住友液壓挖掘機(jī)的身影。住友重機(jī)械工業(yè)株式會社 Sumitomo Drive Technologies住友重機(jī)械在日本便開始了電動機(jī)和減速機(jī)的自行制造生產(chǎn)。
住友減速機(jī)包含各種型號減速機(jī)，如住友大型斜齒輪減速箱，住友行星齒輪減速機(jī)，住友斜齒輪減速機(jī)，住友蝸輪蝸桿減速機(jī)等。減速比大，效率高：一級傳動減速 比為9~87，雙級傳動減速比為121～5133，多級混合可達(dá)數(shù)萬，且針齒嚙合系套式滾動摩擦，嚙合表面無相對滑動，故一級減速效率達(dá)94%。
1995年10月，由住友重機(jī)械工業(yè)株式會社和住友商事株式會社共同出資在中國天津成立住友重機(jī)械減速機(jī)(中國)有限公司，并在2001年成立上海分公司作為其產(chǎn)品在中國的銷售總部，同時在上海的松江設(shè)有維修中心。
反觀國內(nèi)，我國對工業(yè)機(jī)器人用精密減速器的研究相比國外較晚，技術(shù)不成熟，與國外先進(jìn)技術(shù)存在較大差距，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。這嚴(yán)重制約了我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，特別是在我國工業(yè)機(jī)器人逐漸產(chǎn)業(yè)化時期，工業(yè)機(jī)器人精密減速器的關(guān)鍵技術(shù)突破顯得更加迫切。國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》提出，“突破機(jī)器人本體、減速器、伺服電機(jī)、控制器、傳感器與驅(qū)動器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計制造等技術(shù)瓶頸。”
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