目前應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的減速機(jī)主要有兩種,一種是RV減速器,另一種是諧波減速器。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中,由于RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度,一般將RV減速器放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置,而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。對于高精度機(jī)器人減速器,日本具備絕對領(lǐng)先優(yōu)勢,目前全球機(jī)器人行業(yè)75%的精密減速機(jī)被日本的Nabtesco和Harmonic Drive兩家壟斷(業(yè)界俗稱RV減速機(jī)和諧波減速機(jī)),包括abb、fanuc、kuka等國際主流機(jī)器人廠商的減速器均由上述兩家公司提供。其中Harmonic Drive在工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有15%的市場占有率。
納博特斯克的專利產(chǎn)品:兩級擺線減速機(jī)
相對高精度RV減速機(jī)而言,國內(nèi)諧波減速機(jī)研究、產(chǎn)業(yè)化有所看點,盡管與日本產(chǎn)品在輸入轉(zhuǎn)速、傳動精度、傳動效率等方面存在較大差距,但國內(nèi)已有可替代產(chǎn)品,如北京諧波傳動所、蘇州綠的、中技克美等,目前中技克美對國內(nèi)部分整機(jī)廠家(如廣州數(shù)控)提供產(chǎn)品。
北京諧波傳動技術(shù)研究所
北京諧波傳動技術(shù)研究所成立于1983年,具有長期的關(guān)于諧波齒輪傳動技術(shù)的研發(fā)及為用戶服務(wù)的豐富經(jīng)驗,是從事諧波傳動及特種傳動技術(shù)的研發(fā)銷售的專業(yè)化企業(yè)。主要研發(fā)銷售標(biāo)準(zhǔn)諧波減速器、諧波傳動組件及按用戶所需設(shè)計非標(biāo)電機(jī)套裝。
經(jīng)多年的研發(fā)實踐及用戶意見使用要求的總結(jié),于1993年編寫制定"諧波傳動減速器國家標(biāo)準(zhǔn)",其代號為GB/T14118-93。目前已經(jīng)形成包括XB1系列諧波減速機(jī)、XB2系列諧波減速機(jī)和XB2系列諧波減速機(jī)等整機(jī)及組件產(chǎn)品體系,可以滿足用戶的各種需求。
從1991年以來為滿足印刷、包裝機(jī)械開發(fā)出相位調(diào)節(jié)器,機(jī)床走刀機(jī)構(gòu)用快、慢運(yùn)動的減速器,力求把新設(shè)計、新工藝、新材料用于小速比(i>=40-50)諧波減速器,以滿足對機(jī)械速度的要求,同時已經(jīng)研發(fā)出速比在i>=100-20000大速比,以滿足另一些機(jī)械的要求。
北京中技克美諧波傳動有限責(zé)任公司
北京中技克美諧波傳動有限責(zé)任公司成立于1994年12月9日,注冊資金2500萬元,是國家科技部批準(zhǔn)的"國家諧波傳動技術(shù)研究推廣中心"和"諧波傳動國家重點工業(yè)性試驗基地",是我國第一個專業(yè)從事諧波傳動技術(shù)設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)的高新技術(shù)實業(yè)公司。
公司產(chǎn)品主要有以下四個標(biāo)準(zhǔn)系列:XB1單級諧波傳動減速器和組件、XB2內(nèi)嚙復(fù)波諧波傳動減速器和組件、XB3扁平式諧波傳動減速器和組件、XBF相位調(diào)節(jié)器用諧波傳動減速器和組件,年產(chǎn)已達(dá)萬臺套。
公司集中了我國多年來從事諧波傳動技術(shù)研究的專家、教授及科技人員,具有較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新能力,十年來公司做了大量的技術(shù)創(chuàng)新工作,使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化,滿足了不同用戶的特殊需求;曾主持完成了我國多項諧波傳動科技成果,并獲得了國家及部委多項獎勵;通過與合作單位聯(lián)合攻關(guān),研制成功具有世界領(lǐng)先水平的固體潤滑諧波傳動減速器,并成功地應(yīng)用在我國"神舟號"系列載人飛船及衛(wèi)星等航天飛行器中。
蘇州綠的諧波傳動科技有限公司
蘇州綠的諧波傳動科技有限公司是一家從事精密諧波傳動裝置的研發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)的專業(yè)化公司,擁有10000m2的標(biāo)準(zhǔn)廠房,主要生產(chǎn)、檢驗設(shè)備均采用目前世界一流的先進(jìn)設(shè)備。公司技術(shù)力量雄厚,匯集了國內(nèi)、外多名頂尖學(xué)者,擁有自己的研發(fā)中心,在諧波傳動領(lǐng)域已擁有12項國家發(fā)明專利和19項實用新型專利,是即將實施的國家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)器人用諧波齒輪減速器》的主要編制起草方。公司將發(fā)展、完善我國自己的高精度諧波減速器為己任,力爭成為全球精密傳動領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者,協(xié)助中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)突破發(fā)展上的瓶頸。
綠的諧波減速器
綠的公司跳出了傳統(tǒng)上以Willis定理為基礎(chǔ)的漸開線齒輪設(shè)計,應(yīng)用全新的齒形設(shè)計理論,設(shè)計出非共軛的諧波嚙合齒形,可以在大幅提高諧波減速器使用壽命的前提下,提高其輸出效率和扭矩承受能力。與國外同類產(chǎn)品齒形比較,全新的諧波嚙合齒形"P型齒"克服了以往諧波嚙合齒形的缺點,通過一系列創(chuàng)新性的改進(jìn)措施,能極大提高柔輪的使用壽命。
"P型齒"優(yōu)點包括:
①齒高較低,不需要很深的嚙合距離就可以獲得較大的嚙合量,可承受較大的扭矩;
②齒寬較大,齒根弧度增大,減少發(fā)生斷裂失效的風(fēng)險;
③所需柔輪變形量較小,可使柔輪的壽命得到極大提高;
④多達(dá)20%~30%的齒參與嚙合,齒面比壓較小。綠的諧波減速器經(jīng)江蘇省減速機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心和多家知名機(jī)器人制造商測試、檢定,被認(rèn)為"在關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上與國外同類知名品牌產(chǎn)品基本一致,并在效率、噪聲、保持電流、過載壽命和價格上具有明顯優(yōu)勢"。
在性能參數(shù)上,綠的諧波減速器的優(yōu)勢包括:
①承載扭矩大幅提升,是國內(nèi)同類產(chǎn)品2倍以上,極限載荷優(yōu)于國外知名品牌;
②體積小、重量輕,體積是國內(nèi)同類產(chǎn)品1/2以下;
③高效率,低背隙,可實現(xiàn)零誤差精確傳動;
④超長工作壽命,極限載荷壽命是國外知名品牌的4倍以上;
⑤可以獲得超穩(wěn)定的低頻輸出特性,對于有精密點
位控制要求和穩(wěn)定性的焊接機(jī)器人具有重要意義。
為滿足工業(yè)機(jī)器人行業(yè)El益多樣化的需求,綠的諧波減速器開發(fā)出了多個型號的產(chǎn)品,主要有:
①LCS-I/II杯狀標(biāo)準(zhǔn)筒系列;
②LCSG-I/II杯狀標(biāo)準(zhǔn)筒高扭矩系列;
③LCD杯狀超短筒系列;
④LHS-I/II翻邊標(biāo)準(zhǔn)筒系列;
⑤LHSG-I/II翻邊標(biāo)準(zhǔn)筒高扭矩系列;
⑥LHS-III翻邊標(biāo)準(zhǔn)筒中空軸系列;
⑦LHSG-III翻邊標(biāo)準(zhǔn)筒中空軸高扭矩系列;
⑧LHD翻邊超短筒系列。
未來展望
目前,綠的公司的首要工作是將現(xiàn)有的諧波減速器技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和完善,在保證質(zhì)量的前提下迅速提升產(chǎn)能、降低成本,以滿足國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。
其次,我們將研發(fā)下一代的諧波減速器,將伺服電機(jī)和諧波減速器做成一體,在現(xiàn)有性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上可以獲得更小的體積、更輕的重量、更大的扭矩承載力等特性。