工業(yè)機(jī)器人諧波減速器專用電機(jī)及配套軸承的現(xiàn)狀與未來

時(shí)間：2019-11-29 19:03

　　近年以來，大家只要談到諧波減速器，從事工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的業(yè)內(nèi)人士都不會(huì)陌生。過去多年，這個(gè)有時(shí)不過巴掌大的機(jī)器人核心零部件，由于核心技術(shù)長期被國外品牌壟斷，一直占據(jù)機(jī)器人約三成的整體成本。這一現(xiàn)實(shí)也客觀上推高了國內(nèi)機(jī)器人應(yīng)用的成本...

　　諧波減速器的前世今生：

　　20世紀(jì)50年代中期，隨著全球科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，美國人馬瑟在薄殼彈性變形理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用金屬的撓性和彈性力學(xué)原理發(fā)明出來一種新型諧波傳動(dòng)技術(shù)。諧波傳動(dòng)技術(shù)主要應(yīng)用于航空航天、工業(yè)機(jī)器人、精密設(shè)備儀器、雷達(dá)通訊設(shè)備、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、半導(dǎo)體工業(yè)晶圓傳送裝置、印刷包裝機(jī)械、醫(yī)療器械、金屬成型機(jī)械、儀器儀表、光學(xué)制造儀器、核設(shè)施及空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)研究等領(lǐng)域。

　　六軸工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖

　　諧波傳動(dòng)這項(xiàng)新型技術(shù)的出現(xiàn)便引起了各國的重視。1970年引入日本，隨之誕生了日本第一家整體運(yùn)動(dòng)控制的領(lǐng)軍企業(yè)-日本 Harmonic Drive SystemsInc.。日本HDSI公司生產(chǎn)的Harmonic Drive諧波減速器，具有輕量、小型、傳動(dòng)效率高、減速范圍廣、精度高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種傳動(dòng)系統(tǒng)中。HDSI主要生產(chǎn)和銷售各種精密減速裝置，當(dāng)之無愧為整體運(yùn)動(dòng)控制的領(lǐng)軍企業(yè)。為了涵蓋諧波減速器不能覆蓋到的低減速比領(lǐng)域，HDSI產(chǎn)品還開發(fā)了精密行星齒輪減速機(jī) HarmonicPlanetary。獨(dú)特的內(nèi)齒圈形變工藝，可使行星齒輪嚙合得更緊、消除背隙，從而將傳動(dòng)誤差控制在精密范圍內(nèi)。HDSI最初只是在其國內(nèi)發(fā)展，與之有著長久合作關(guān)系的有安川電機(jī)、三菱電機(jī)及發(fā)那科等企業(yè)。

　　近年來，中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的歷史機(jī)遇期，以ABB、KUKA、安川、發(fā)那科為代表的國際機(jī)器人企業(yè)紛紛大舉進(jìn)入中國，設(shè)立工廠，搶占市場份額。在中國，如手機(jī)制造、半導(dǎo)體、液晶生產(chǎn)機(jī)械等行業(yè)，對(duì)小型機(jī)器人的需求也是越來越旺盛，然而對(duì)于國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人而言，特別是諧波減速器、伺服電機(jī)、控制系統(tǒng)等還需大量依賴進(jìn)口，這就導(dǎo)致了其競爭力還與國外企業(yè)有差距，但是這些又是工業(yè)機(jī)器人的上游部件、關(guān)鍵部件。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2012年中國共進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人約 2.2萬臺(tái)，中國將是全球增長最快的工業(yè)機(jī)器人市場。HDSI的諧波減速器是小型工業(yè)機(jī)器人或者關(guān)節(jié)臂上不可取代的部件，這為其拓展中國大陸市場帶來了新的契機(jī)。2011年1月，HDSI在華成立設(shè)立哈默納科商貿(mào)有限公司，該公司為其在華投資設(shè)立的全資銷售子公司。主要負(fù)責(zé) HDSI產(chǎn)品在中國大陸的銷售、選型等技術(shù)支持及售后服務(wù)。

　　HDSI早期的產(chǎn)品主要是減速機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品，時(shí)至今日，HDSI的主打產(chǎn)品又加上了眾多的機(jī)電一體化產(chǎn)品。在減速機(jī)方面，HDSI主要有HarmonicDrive和HarmonicPlanetary。其生產(chǎn)的HarmonicDrive諧波減速機(jī)，基本上主導(dǎo)了主要國際市場，具有其他減速機(jī)不具備的特點(diǎn)：高旋轉(zhuǎn)精度/高定位精度、小型/輕量、傳動(dòng)效率高、高減速比、減速范圍廣、精度高、高轉(zhuǎn)矩容量、無齒隙、高效率及安靜運(yùn)行等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種傳動(dòng)系統(tǒng)中。為了涵蓋諧波減速機(jī)不能覆蓋到的低減速比領(lǐng)域，HDSI產(chǎn)品還開發(fā)了精密行星齒輪減速機(jī)HarmonicPlanetary。獨(dú)特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪嚙合得更緊、消除背隙，從而將傳動(dòng)誤差控制在精密范圍內(nèi)。

　　諧波減速器僅由3個(gè)基本部件構(gòu)成：柔輪、波發(fā)生器和剛輪。柔輪的外徑略小于剛輪的內(nèi)徑，通常柔輪比剛輪少2個(gè)齒。波發(fā)生器的橢圓型形狀決定了柔輪和剛輪的齒接觸點(diǎn)分布在介于橢圓中心的兩個(gè)對(duì)立面。波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，柔輪和剛輪齒接觸部分開始嚙合。波發(fā)生器每正時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，柔輪就相當(dāng)于剛輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1個(gè)齒數(shù)差。在180°對(duì)稱的兩處，全部齒數(shù)的30%以上同時(shí)嚙合，這也造就了其高轉(zhuǎn)矩傳送。

　　HarmonicDrive擁有高轉(zhuǎn)矩型CSG系列諧波減速器、標(biāo)準(zhǔn)型CSF系列諧波減速器、超扁平和高負(fù)載容量型CSD系列諧波減速器、高轉(zhuǎn)矩中空軸和輸入軸型SHG系列諧波減速器、中空軸和輸入軸型SHF系列諧波減速器、超扁平和中空型SHD系列諧波減速器、小型雙軸型 CSFsupermini系列諧波減速器、標(biāo)準(zhǔn)型CSG-GH/CSF-GH諧波減速器系列。

　　講完了諧波減速器的誕生、發(fā)展歷程，接下來我們?cè)賮矸治鲆幌轮C波減速器專用軸承：

　　精密軸承是裝備制造業(yè)中重要的、關(guān)鍵的基礎(chǔ)零部件，直接影響著重大裝備和主機(jī)產(chǎn)品的性能質(zhì)量和可靠性，被譽(yù)為裝備制造的;心臟部件。工業(yè)機(jī)器人諧波減速器，其配套軸承的精度、摩擦力矩、剛性直接影響著整套諧波減速器乃至機(jī)器人的穩(wěn)定性以及安全運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)器人配套軸承是軸承應(yīng)用的一個(gè)細(xì)分市場，是隨著工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的興起而發(fā)展起來的新興市場。機(jī)器人用精密軸承主要包括：諧波減速器專用十字交叉軸承、柔性軸承、RV減速器軸承、交叉滾子軸承、等截面薄壁軸承等。

　　諧波減速器軸承

　　諧波減速器軸承是一種專業(yè)為諧波減速器配套的精密十字交叉滾子軸承。諧波減速器軸承主要有兩個(gè)類型組成：根據(jù)其使用場合分為外圈分體、內(nèi)圈整體的CSF/CSG系列諧波減速器軸承與外圈和內(nèi)圈均為整體的SHF/SHG系列諧波減速器軸承這兩大類。滾動(dòng)體為圓柱滾子，分布于互成90° 垂直排列在V型滾道中。這種結(jié)構(gòu)使得單個(gè)軸承就可以同時(shí)承受軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩等各個(gè)方向的載荷，諧波減速器配套軸承具有很高的剛度、旋轉(zhuǎn)精度以及復(fù)合承載能力;其外形緊湊，自帶有安裝孔，便于直接安裝，適合于各種不同類型的諧波減速器。

　　近年來，洛陽森奧精密軸承有限公司一直在研制配套諧波減速器專用軸承，是國內(nèi)專業(yè)研制機(jī)器人諧波減速器專用十字交叉軸承的企業(yè)，精度可達(dá)到P4、P2級(jí)。洛陽森奧精密軸承有限公司成立于2008年，自創(chuàng)立之日起即以機(jī)器人諧波減速器配套用軸承市場為導(dǎo)向，近十年來企業(yè)傾全力專注于諧波減速器配套軸承的研發(fā)，并服務(wù)于機(jī)器人國內(nèi)外客戶。近幾年來已為數(shù)百家客戶開發(fā)出工業(yè)機(jī)器人用全系列諧波減速器配套軸承產(chǎn)品。長期以來積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，工藝成熟，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和精度都可達(dá)到國外同類產(chǎn)品的要求。公司每年接到的訂單不斷增加、市場形勢良好，銷售業(yè)績逐年突破、穩(wěn)步遞增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這類軸承約占中國工業(yè)機(jī)器人軸承市場35% 的份額，而且增長很快。近年來，公司累計(jì)生產(chǎn)、銷售的諧波減速器配套軸承兩萬余臺(tái)套，遠(yuǎn)銷至歐美、韓國、臺(tái)灣、新加坡等海內(nèi)外國家和地區(qū)，同時(shí)也為國內(nèi)多家從事工業(yè)機(jī)器人及零部件研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)、科研單位提供配套和技術(shù)支持服務(wù)。

　　雖然近幾年我國軸承制造技術(shù)不斷在進(jìn)步，但是與世界軸承工業(yè)強(qiáng)國相比，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人諧波減速器專用十字交叉滾子軸承、RV減速器軸承、等截面薄壁軸承等多種系列精密軸承與國外還存在一定差距。主要表現(xiàn)為高技術(shù)、高精度、高附加值的產(chǎn)品比例偏低，產(chǎn)品的穩(wěn)定性需要進(jìn)一步提高與改進(jìn)。隨著國家政策支持力度的加大，相信我國軸承產(chǎn)業(yè)將迎來發(fā)展的春天，必將加快精密軸承的國產(chǎn)化進(jìn)程，為中國重大裝備制造的完全國產(chǎn)化提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　中國國內(nèi)正在積極推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展，對(duì)高技術(shù)、高精度的機(jī)器人用精密軸承需求進(jìn)一步提升，這就要求國內(nèi)軸承生產(chǎn)企業(yè)不斷提升技術(shù)水平，加快軸承產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，縮小與進(jìn)口精密軸承的質(zhì)量差距，實(shí)現(xiàn)精密軸承的國產(chǎn)化。

　　國內(nèi)機(jī)器人的出路在于盡快突破制約國產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展的核心零部件這一瓶頸。其中機(jī)器人諧波減速器及配套軸承生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)攜起手來，聯(lián)合行業(yè)優(yōu)勢企業(yè)，結(jié)成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈。盡快實(shí)現(xiàn)機(jī)器人及配套設(shè)備、零部件國產(chǎn)化進(jìn)程尤為關(guān)鍵。近年來，洛陽森奧精密軸承對(duì)機(jī)器人諧波減速器軸承的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和應(yīng)用方面開展了長期的研究和技術(shù)攻關(guān)，公司在工業(yè)機(jī)器人軸承研制和生產(chǎn)實(shí)踐中，為使工業(yè)機(jī)器人軸承生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，編制了工業(yè)機(jī)器人諧波減速器用全系列配套軸承產(chǎn)品樣本;制定了該系列產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以更好的推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人核心部件的國產(chǎn)化。洛陽森奧精密軸承有限公司專業(yè)從事工業(yè)機(jī)器人諧波減速器軸承的研究與開發(fā)，為盡快實(shí)現(xiàn)機(jī)器人用諧波減速器軸承高性能、長壽命、低成本而進(jìn)行了堅(jiān)持不懈地努力，為機(jī)器人用諧波減速器生產(chǎn)企業(yè)提供;用得起，用得好，用的久的高精密軸承，從而進(jìn)一步填補(bǔ)國內(nèi)需求空白。

　　國產(chǎn)諧波減速器軸承與同類進(jìn)口諧波減速器軸承相比還是存在很大優(yōu)勢的，隨著我國諧波減速器軸承生產(chǎn)技術(shù)的提高，國產(chǎn)諧波減速器軸承的質(zhì)量更加有保障，而且在價(jià)格方面也有優(yōu)勢，在國內(nèi)市場具有很強(qiáng)的競爭力。諧波減速器軸承的國產(chǎn)化，從而改變這些長期被國外企業(yè)所壟斷、國內(nèi)市場急需的高精尖精密軸承產(chǎn)品市場局面。隨著國內(nèi)一批品牌企業(yè)的建立，我國諧波減速器軸承在國際市場上的競爭力也越來越強(qiáng)，國內(nèi)外市場越來越開闊。