眾所周知,工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件:運(yùn)動(dòng)控制器、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器,以及精密減速機(jī),其中精密減速機(jī)最為關(guān)鍵。
精密減速機(jī)的存在使得伺服電機(jī)在一個(gè)合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn),并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位需要的速度,提高機(jī)械體剛性的同時(shí)輸出更大的力矩。
如果沒有精密減速機(jī),機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中就會(huì)產(chǎn)生震顫,無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。比如機(jī)器人要抓取一個(gè)物件,可能就無法準(zhǔn)確觸碰到物體,或是觸碰到了,卻帶來很多磨損。因此對(duì)機(jī)器人,尤其是工業(yè)機(jī)器人來說,如果想要實(shí)現(xiàn)高精度的多關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng),最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是精密減速機(jī)。
目前,市面上的工業(yè)機(jī)器人大多使用諧波和RV兩類減速機(jī),其技術(shù)均源自日本,并且市場(chǎng)基本被哈默納科和納博特斯克所掌控。國(guó)產(chǎn)減速機(jī)廠家雖大多也制造這兩類減速機(jī),但相對(duì)而言,產(chǎn)能、精度保持性、壽命等性能和這兩家企業(yè)存在差距。部分廠商也坦言,短期內(nèi)這些差距還會(huì)繼續(xù)存在,但他們將盡快追趕。
俗話說:與其辛苦的在他人身后做追隨者,不如另辟蹊徑,實(shí)現(xiàn)彎道超車。在減速機(jī)領(lǐng)域,這樣的劇目正在上演:除諧波和RV之外,已經(jīng)有企業(yè)研發(fā)出基于全新傳動(dòng)方式的減速機(jī)。下面跟高工機(jī)器人一探究竟吧。
海尚集團(tuán)——海尚矢量擺線減速機(jī)
海尚集團(tuán)歷時(shí)七年,投資6.5億元,自主研發(fā)的矢量擺線減速機(jī)技術(shù)是全球第四大機(jī)器人關(guān)節(jié)減速機(jī)技術(shù),其開創(chuàng)性采用雙擺線差動(dòng)變速方式輸出,具有超長(zhǎng)壽命、耐沖擊、無死角三大優(yōu)勢(shì)。
在海尚集團(tuán)董事長(zhǎng)葉華平看來,減速機(jī)最為關(guān)鍵的要素是絕對(duì)擺線運(yùn)動(dòng)軌跡,目前主流的學(xué)術(shù)理論研究均以修形的方式完成,而海尚矢量擺線減速機(jī)的軌跡通過特殊的加工工藝,可以做到不修形和矢量化的絕對(duì)擺線,符合減速機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
海尚矢量擺線減速機(jī)以均布鋼球依擺線槽在槽內(nèi)做滾動(dòng)傳動(dòng),使用輸入軸(偏心軸)作為軌跡發(fā)生器,經(jīng)差動(dòng)變速器配合輸入軸偏心運(yùn)動(dòng)完成輸出,從而實(shí)現(xiàn)減速;以十字滑塊為驅(qū)動(dòng)板達(dá)到零背隙,提了傳動(dòng)精度和傳遞效率,實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)擺線,輸入功率平均分配,均勻負(fù)載,無受力死角。
當(dāng)下,市場(chǎng)上已知的減速機(jī)都是由齒輪演變而來,零件過多,制造過于復(fù)雜,精度和扭力不夠。海尚矢量擺線減速機(jī)簡(jiǎn)化了減速機(jī)復(fù)雜的工藝和零件的數(shù)量,使得制造減速機(jī)的工藝鏈更短,成本更低。
目前,海尚已成功研制了60/85/100/120/170/190/220/250等型號(hào)的矢量擺線減速機(jī),在產(chǎn)業(yè)用機(jī)械手、機(jī)床、裝配裝置、汽車、新能源等領(lǐng)域取得了一定的成績(jī)。
瀚晟傳動(dòng)——MRG傳動(dòng)技術(shù)
瀚晟傳動(dòng)以自主研發(fā)的MRG傳動(dòng)技術(shù)為基礎(chǔ),生產(chǎn)的機(jī)器人關(guān)節(jié)減速機(jī)具有體積小、輸出扭矩大、使用壽命長(zhǎng)、噪音和溫升低等特點(diǎn)。
瀚晟傳動(dòng)CEO金秋介紹,MRG傳動(dòng)原理的核心是實(shí)現(xiàn)了內(nèi)嚙合一齒差,基于MRG傳動(dòng)原理既可以設(shè)計(jì)生產(chǎn)出替代RV的減速機(jī),也可以生產(chǎn)出替代諧波減速機(jī)的產(chǎn)品。
據(jù)了解,MRG的傳動(dòng)技術(shù)克服了當(dāng)前機(jī)器人減速機(jī)常見的擺線不穩(wěn)定,嚙合不緊密。在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),RV減速機(jī)在達(dá)到55℃的時(shí)候就需要降低輸入功率降溫,而同等狀態(tài)下基于MRG傳動(dòng)技術(shù)的減速機(jī)的溫升最高只有45℃,無需為此降低功率。
金秋指出,MRG傳動(dòng)結(jié)構(gòu)將使其減速機(jī)的摩擦小于RV,在性能方面體現(xiàn)為更長(zhǎng)的壽命,可接受更大的輸入功率。MRG傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比RV更為簡(jiǎn)單,其材料成本和加工成本也比RV減速機(jī)更低,因此具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
據(jù)稱,瀚晟傳動(dòng)已具備6項(xiàng)發(fā)明專利,基于MRG傳動(dòng)技術(shù)開發(fā)的M系列產(chǎn)品對(duì)標(biāo)RV減速機(jī)N系列,產(chǎn)品已經(jīng)得到第三方認(rèn)證;所有設(shè)備已經(jīng)調(diào)試完成,準(zhǔn)備量產(chǎn)并開始投放市場(chǎng)。
六環(huán)傳動(dòng)——TL-E系列減速機(jī)
六環(huán)傳動(dòng)副總經(jīng)理馬亮指出,傳統(tǒng)減速機(jī)因差動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)原理,齒輪與銷軸之間在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生滑移,傳動(dòng)效率降低、精度不易保持,且設(shè)計(jì)制造時(shí)要留有間隙;另外,由于傳統(tǒng)減速機(jī)的齒輪在接觸點(diǎn)的壓力角各不相同,使傳統(tǒng)減速機(jī)整體轉(zhuǎn)矩剛度不高,制約了機(jī)器人整體精度的提升。
基于傳統(tǒng)減速機(jī)的局限性,六環(huán)傳動(dòng)研發(fā)出的全新結(jié)構(gòu)的TL-E系列機(jī)器人關(guān)節(jié)減速機(jī),該減速機(jī)應(yīng)用NGW型漸開線行星齒輪傳動(dòng)原理,通過3級(jí)減速形成。
據(jù)介紹,該系列減速機(jī)結(jié)構(gòu)完全區(qū)別于RV的擺線結(jié)構(gòu),同時(shí)在剛性、間隙、遲滯誤差、反向間隙等各項(xiàng)性能指標(biāo)均有相應(yīng)提升,具有良好的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和精度。在工業(yè)用機(jī)械臂、機(jī)床、裝配裝置、搬運(yùn)裝置等領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)越。
目前,TLE減速機(jī)已研制成功TL20E、TL40E、TL80E、TL110E、TL160E,共5種規(guī)格。其中TL20E、TL40E兩種規(guī)格能批量生產(chǎn),可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行非標(biāo)定制。
中國(guó)機(jī)器人精密減速機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不到10年,取得了巨大進(jìn)步,從技術(shù)到產(chǎn)品性能,都在以大踏步的方式追趕著日系品牌。
存在即合理。毫無疑問,這些新技術(shù)的出現(xiàn),將有利于整個(gè)市場(chǎng)有序發(fā)展。但這些新技術(shù)會(huì)對(duì)行業(yè)帶來怎樣的影響,還要看市場(chǎng)的接受程度如何。