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技術(shù)文章

帶你了解先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié):精密減速機(jī)

2022-06-09 00:00:11


行星減速器

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(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)到底是怎樣的
,關(guān)節(jié)到底是什么結(jié)構(gòu)的呢

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(yùn)動(dòng)的核心部件:精密減速機(jī)

。這是一種精密的動(dòng)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(gè)能站著

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(gè)00后公司。實(shí)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(gè)自動(dòng)門)這兩家日本公司強(qiáng)強(qiáng)合并組成。作為運(yùn)動(dòng)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(chǎng)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
高精密行星減速機(jī)


作為世界上最大的精密擺線針輪減速機(jī)制造商

,Nabtesco生產(chǎn)高性能減速機(jī)、中空軸減速機(jī)
,以及單軸伺服執(zhí)行器和控制器
。其生產(chǎn)的精密設(shè)備具有高扭矩、高剛性和高耐過載沖擊荷載能力的同時(shí)
,兼有高精密和非常低的回程間隙
,被廣泛應(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(dòng)化領(lǐng)域。

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(dòng)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。高精密行星減速機(jī)

精密行星減速機(jī)

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(jì)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(dòng)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(jiǎn)化了最終用戶的設(shè)計(jì)工作。

2. Harmonica哈默納科

日本Harmonic Drive Systems Inc.(簡(jiǎn)稱HDSI)是整體運(yùn)動(dòng)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(diǎn)
,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(dòng)車輪里的波動(dòng)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(dú)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(jí)的傳動(dòng)誤差
高精密行星減速機(jī)

諧波傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)
。諧波傳動(dòng)減速器是由美國(guó)人Clarence Walton Musser(1909~ 1998-06-08)在1957年獲得發(fā)明專利(美國(guó)專利號(hào)2906143)
,除此之外,這位曾在美國(guó)國(guó)防部工作15年的長(zhǎng)壽發(fā)明家一生有250項(xiàng)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(yàn)儀器等等

聽上去象大一個(gè)行業(yè)品類

,其實(shí)harmonic drive是Harmonic Drive Systems Inc.的商標(biāo)。1960年美國(guó)USM公司首次將諧波傳動(dòng)減速器成功投入運(yùn)用
,后來長(zhǎng)谷川齒輪株式會(huì)社(Hasegawa Gear Works, Ltd.)獲得了USM的生產(chǎn)許可
。1970年10月,長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)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(diǎn),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。高精密行星減速機(jī)

2006年1月1日哈默納科和上面介紹的Nabtesco的美國(guó)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(dú)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(jí)的傳動(dòng)誤差

諧波減速器拆解開觀看內(nèi)部結(jié)構(gòu)

▼反觀國(guó)內(nèi)

,我國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人用精密減速器的研究相比國(guó)外較晚,技術(shù)不成熟
,與國(guó)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(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展
,特別是在我國(guó)工業(yè)機(jī)器人逐漸產(chǎn)業(yè)化時(shí)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(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)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(dòng)器等關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)制造等技術(shù)瓶頸。

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