工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件主要是減速器、控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。當前工業(yè)機器人技術(shù)的核心和難點主要集中在上游零部件市場,成本和利潤也都集中在這一領(lǐng)域。整體來看,工業(yè)機器人的總成本中,核心零部件的比例接近70%。
精密減速器使伺服電機在一個合適的速度下運轉(zhuǎn),并精確地將轉(zhuǎn)速降到機器人各部位需要的速度,提高機械體剛性的同時輸出更大的力矩。由于工業(yè)機器人需要重復(fù)、可靠地完成大量工序任務(wù),對其定位精度和重復(fù)定位精度要求很高,因此需要專門的減速器以保證精度。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《
2017-2021年中國精密減速器行業(yè)市場深度調(diào)研與發(fā)展趨勢預(yù)測研究報告》顯示,工業(yè)機器人用精密減速機主要分為5類,包括濾波齒輪減速機、擺線針輪減速機、RV減速機、諧波減速機、精密行星減速器,不同類型的精密減速機在傳動效率、減速比方面各不相同。衡量精密減速機的主要指標包括:扭轉(zhuǎn)剛度、傳動精度、啟動轉(zhuǎn)矩、空程、背隙、傳動誤差、傳動效率等。
目前,大量應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機器人的減速器主要有RV減速器和諧波減速器。相比于諧波減速器,RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度。因此在關(guān)節(jié)型機器人中,一般將RV減速器放置在機座、大臂、肩部等重負載的位置;而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。
RV減速器在擺線針輪行星傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,結(jié)構(gòu)主要分漸開線圓柱齒輪傳動和擺線針輪行星傳動,包括轉(zhuǎn)臂曲柄、擺線輪、針齒殼,特點在于承受大負載的同時保證高精度。RV減速齒輪需要具有耐磨性和高剛性,對于材料成型過程提出了較高要求,尤其是材料化學元素控制、表面熱處理方面。RV減速器的減速比較高,具備無側(cè)隙、微進給的特點,需要特殊部件加工和精密裝配技術(shù)。
諧波減速器基于行星齒輪傳動發(fā)展起來,由波發(fā)生器、柔輪、剛輪和軸承組成。當波發(fā)生器轉(zhuǎn)一圈,柔輪移動N個齒輪位,產(chǎn)生了所謂的錯齒運動,從而實現(xiàn)了主動波發(fā)生器與柔輪的運動傳遞。諧波減速器是通過柔輪的彈性變形來實現(xiàn)傳動,其優(yōu)勢是傳動比大、零部件數(shù)目少;其缺點是彈性變形回差大,這就不可避免地會影響機器人的動態(tài)特性抗沖擊能力等。
新思界
行業(yè)研究員表示,目前,國產(chǎn)減速器還存在兩方面的問題:產(chǎn)品系列不健全和一致性問題。減速器的技術(shù)壁壘在核心零部件中是最高的。由于技術(shù)難題,精密減速器技術(shù)一直被日本企業(yè)掌控。RV減速器的主要廠家是日本納博、住友和斯洛伐克的SPINEA;諧波減速器方面,生產(chǎn)廠家主要是日本的哈默納科和新寶。盡管目前國產(chǎn)工業(yè)機器人減速器研發(fā)困難較大,但是整體產(chǎn)品的質(zhì)量在逐步提高,在一些核心指標上已經(jīng)達到國際水平。預(yù)計今后幾年,在工業(yè)機器人市場發(fā)展帶動及原有減速器更新需求帶動下,精密減速器市場需求不斷攀升。
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