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

齒輪箱

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？

比如這個(gè)

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日本安川機(jī)器人揮刀削豌豆

說(shuō)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。

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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(shuō)跪，全球機(jī)器人沒(méi)幾個(gè)能站著。。。減速器

下面我們就來(lái)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(mén))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(zhuān)利RV減速機(jī)獲益并帶來(lái)成功。

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(guò)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。減速器

Nabtesco有幾個(gè)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(gè)6軸機(jī)器人的跟大家分享。

6軸機(jī)器人的關(guān)節(jié)

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1944年帝人精機(jī)成立伊始，在飛機(jī)制造業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)，1947年進(jìn)軍紡織機(jī)械制造領(lǐng)域，1955年開(kāi)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(kāi)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(zhuān)利后，于1986年開(kāi)始批量生產(chǎn)，從此開(kāi)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(kāi)觀看內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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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(guò)。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(lái)，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。減速器

Nabtesco：Hollow center Gear

▼2. Harmonica哈默納科

日本Harmonic Drive Systems Inc.(簡(jiǎn)稱(chēng)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(wú)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(chē)的電驅(qū)動(dòng)車(chē)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。

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(zhuān)利（美國(guó)專(zhuān)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(wú)后座力步槍?zhuān)w機(jī)彈射器，水下爆炸試驗(yàn)儀器等等。減速器

聽(tīng)上去象大一個(gè)行業(yè)品類(lèi)，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(lái)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(wú)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。

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。減速器

諧波減速器拆解開(kāi)觀看內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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諧波行星減速器Harmonic Planetary Gears

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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(lài)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。減速器