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技術(shù)文章

帶你了解工業(yè)機器人的關(guān)節(jié):精密減速機

2022-07-22 04:01:33

齒輪箱

現(xiàn)今工業(yè)機器人的先進程度讓人嘆為觀止

,尤其是那些靈動的5軸6軸機器人
,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

日本安川機器人揮刀削豌豆

說起關(guān)節(jié)

,主要是指工業(yè)機器人最重要的基礎(chǔ)部件,也是運動的核心部件:精密減速機
。這是一種精密的動力傳達機構(gòu)
,其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器,將電機的回轉(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)機器人的關(guān)節(jié)用到的精密減速機幾乎都是日本造的:日本人說跪,全球機器人沒幾個能站著
。。減速器

下面我們就來看看這幾家知名機器人減速器企業(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(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)這兩家日本公司強強合并組成
。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)機器人制造商均從Nabtesco的專利RV減速機獲益并帶來成功。

作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商

,Nabtesco生產(chǎn)高性能減速機
、中空軸減速機,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
,兼有高精密和非常低的回程間隙,被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星
、雷達天線
、工業(yè)機器人、半導(dǎo)體和焊接技術(shù)等工業(yè)自動化領(lǐng)域
減速器

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)機器人上的應(yīng)用

。其中一個6軸機器人的跟大家分享。

6軸機器人的關(guān)節(jié)

1944年帝人精機成立伊始

,在飛機制造業(yè)開展業(yè)務(wù)
,1947年進軍紡織機械制造領(lǐng)域,1955年開始制造飛行器零部件
,1959年擴展至機床制造業(yè)
。Nabtesco的RV減速器,前身正是帝人精機的主流產(chǎn)品
,70年代開始作為挖掘設(shè)備驅(qū)動馬達的核心部件使用
。80年代早期,應(yīng)世界主要機器人制造商要求
,帝人精機改進了RV減速器
,使之更加精準(zhǔn)可靠,符合機器人制造行業(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)機器人的關(guān)節(jié)應(yīng)用進行配套

拆解開觀看內(nèi)部結(jié)構(gòu)

行星減速機

線路能很方便得從減速機中空的部分穿過

。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
,就進一步節(jié)省了成本,簡化了最終用戶的設(shè)計工作
減速器

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,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)機器人
、仿人機器人
、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
,飛機彈射器
,水下爆炸試驗儀器等等。減速器

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

,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)機器人
、仿人機器人、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(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,已達到精密級的傳動誤差
減速器

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

反觀國內(nèi)

,我國對工業(yè)機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)重依賴進口
。這嚴(yán)重制約了我國工業(yè)機器人的發(fā)展
,特別是在我國工業(yè)機器人逐漸產(chǎn)業(yè)化時期,工業(yè)機器人精密減速器的關(guān)鍵技術(shù)突破顯得更加迫切

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