减速器的两巨头是Nabtesco和Hamonica Drive,他们几乎垄断了***的机器人用减速器。这两种减速器都是微米级的加工精度,光这一条在量产阶段可靠性高就很难了,更别说几千转的高速运转,而且还要高寿命。
谐波减速器由“柔轮、波发生器、刚轮、轴承”这四个基本部件构成。
柔轮的外径略小于刚轮的内径,通常柔轮比刚轮少2个齿。波发生器的椭圆型形状决定了柔轮和刚轮的齿接触点分布在介于椭圆中心的两个对立面。波发生器转动的过程中,柔轮和刚轮齿接触部分开始啮合。波发生器每正时针旋转180°,柔轮就相当于刚轮逆时针旋转1个齿数差。在180°对称的两处,全部齿数的30%以上同时啮合,这也造就了其高转矩传送。
谐波减速器是谐波齿轮传动装置(Harmonic gear drive)的简称。谐波齿轮传动既可以减速,又可以加速,但是传动比很大(50-160),因此,常用于减速,尤其是在工业机器人领域。
1955年,由美国发明家C.W.Musser 发明,然后在1970年,在东京,Harmonic Drive (哈默纳克)公司成立,是目前世界上蕞大的谐波减速器技术和生产商。
谐波减速器变速原理
类似于初学者呼啦圈,呼啦圈转得很快,而转的人会磕磕绊绊的缓慢反转以至于摔倒。
三个传动原件,是三个部件传动啮合,刚轮、柔轮、谐波发生器三者均可以作为输入或者输出,由于柔轮相比于刚轮少了几个齿,而柔轮与刚轮的捏合关系,所以就会有差速出现,并且,选择不同部件作为输入和输出,减速比会会差距极大。
工业机器人中谐波减速器未来使用的潜力巨大。据了解,谐波减速器主要运用于关节机器人中,这两年工业关节机器人出货量增长迅速,推动了相关减速器需求激增,具体的需求量分析如下表。从事工业机器人行业的人士都会关注到工业机器人的三大核心部件之一——谐波减速器,这个也许不过巴掌大的核心零部件,由于核心技术长期被国外品牌(如日本哈默纳科)垄断,国内工业机器人制造商都长期依赖从德国、日本等国采购此类产品。近年来,中国工业机器人产业进入新的历史机遇期,纷纷抢占市场份额。在中国,如手机制造、半导体、液晶生产机械等行业,对小型机器人的需要也是越来越旺盛。这些机器人的上游关键部件机器人减速器,成为机器人关节臂上不可取代的部件,这为国内许多减速器研发企业拓展市场带来了契机。
减速器在国内的市场现状
目前***机器人产业的成本构成,35%左右是减速器,20%左右是伺服电机,15%左右是控制系统,机械加工本体可能只占15%左右,其他的部分主要就是应用。可以看出,减速器是制约机器人产业发展的关键因素。目前中国机器人的核心技术上还缺乏整体的突破。导致我国装备制造领域机器人产业发展缓慢,只能依靠进口RV减速器。
关键部件进口比例较高,就会导致国内制造机器人成本高。特别是减速机,国内企业购买减速机的价格是国外企业的价格的将近数倍。这样国产机器人难以形成价格优势,只有年产量上500-1000台,才有一定的规模效应。因此,中国如果想要形成机器人产业化, 摆脱国外机器人企业的掣肘,在机器人领域赢得自主,必须要将减速器国产化加速提上日程。
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