工業(yè)機器人諧波減速器專用電機及配套軸承的現(xiàn)狀與未來

時間：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)機器人領(lǐng)域的業(yè)內(nèi)人士都不會陌生。過去多年，這個有時不過巴掌大的機器人核心零部件，由于核心技術(shù)長期被國外品牌壟斷，一直占據(jù)機器人約三成的整體成本。這一現(xiàn)實也客觀上推高了國內(nèi)機器人應(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技術(shù)。諧波傳動技術(shù)主要應(yīng)用于航空航天、工業(yè)機器人、精密設(shè)備儀器、雷達(dá)通訊設(shè)備、印刷機械、紡織機械、半導(dǎo)體工業(yè)晶圓傳送裝置、印刷包裝機械、醫(yī)療器械、金屬成型機械、儀器儀表、光學(xué)制造儀器、核設(shè)施及空氣動力實驗研究等領(lǐng)域。

　　六軸工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)圖

　　諧波傳動這項新型技術(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動控制的領(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、傳動效率高、減速范圍廣、精度高等特點，被廣泛應(yīng)用于各種傳動系統(tǒng)中。HDSI主要生產(chǎn)和銷售各種精密減速裝置，當(dāng)之無愧為整體運動控制的領(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 HarmonicPlanetary。獨特的內(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、三菱電機及發(fā)那科等企業(yè)。

　　近年來，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)進入新的歷史機遇期，以ABB、KUKA、安川、發(fā)那科為代表的國際機器人企業(yè)紛紛大舉進入中國，設(shè)立工廠，搶占市場份額。在中國，如手機制造、半導(dǎo)體、液晶生產(chǎn)機械等行業(yè)，對小型機器人的需求也是越來越旺盛，然而對于國內(nèi)的工業(yè)機器人而言，特別是諧波減速器、伺服電機、控制系統(tǒng)等還需大量依賴進口，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)機器人的上游部件、關(guān)鍵部件。據(jù)國際機器人聯(lián)盟統(tǒng)計，2012年中國共進口工業(yè)機器人約 2.2萬臺，中國將是全球增長最快的工業(yè)機器人市場。HDSI的諧波減速器是小型工業(yè)機器人或者關(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。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)品主要是減速機等機械產(chǎn)品，時至今日，HDSI的主打產(chǎn)品又加上了眾多的機電一體化產(chǎn)品。在減速機方面，HDSI主要有HarmonicDrive和HarmonicPlanetary。其生產(chǎn)的HarmonicDrive諧波減速機，基本上主導(dǎo)了主要國際市場，具有其他減速機不具備的特點：高旋轉(zhuǎn)精度/高定位精度、小型/輕量、傳動效率高、高減速比、減速范圍廣、精度高、高轉(zhuǎn)矩容量、無齒隙、高效率及安靜運行等特點，被廣泛應(yīng)用于各種傳動系統(tǒng)中。為了涵蓋諧波減速機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HarmonicPlanetary。獨特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪嚙合得更緊、消除背隙，從而將傳動誤差控制在精密范圍內(nèi)。

　　諧波減速器僅由3個基本部件構(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分布在介于橢圓中心的兩個對立面。波發(fā)生器轉(zhuǎn)動的過程中，柔輪和剛輪齒接觸部分開始嚙合。波發(fā)生器每正時針旋轉(zhuǎn)180°，柔輪就相當(dāng)于剛輪逆時針旋轉(zhuǎn)1個齒數(shù)差。在180°對稱的兩處，全部齒數(shù)的30%以上同時嚙合，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，接下來我們再來分析一下諧波減速器專用軸承：

　　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產(chǎn)品的性能質(zhì)量和可靠性，被譽為裝備制造的;心臟部件。工業(yè)機器人諧波減速器，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器人的穩(wěn)定性以及安全運轉(zhuǎn)。機器人配套軸承是軸承應(yīng)用的一個細(xì)分市場，是隨著工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的興起而發(fā)展起來的新興市場。機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)使得單個軸承就可以同時承受軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩等各個方向的載荷，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。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，工藝成熟，各項技術(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，這類軸承約占中國工業(yè)機器人軸承市場35% 的份額，而且增長很快。近年來，公司累計生產(chǎn)、銷售的諧波減速器配套軸承兩萬余臺套，遠(yuǎn)銷至歐美、韓國、臺灣、新加坡等海內(nèi)外國家和地區(qū)，同時也為國內(nèi)多家從事工業(yè)機器人及零部件研發(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)不斷在進步，但是與世界軸承工業(yè)強國相比，國內(nèi)工業(yè)機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)定性需要進一步提高與改進。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)化進程，為中國重大裝備制造的完全國產(chǎn)化提供堅實的基礎(chǔ)。

　　中國國內(nèi)正在積極推動工業(yè)機器人行業(yè)的發(fā)展，對高技術(shù)、高精度的機器人用精密軸承需求進一步提升，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，縮小與進口精密軸承的質(zhì)量差距，實現(xiàn)精密軸承的國產(chǎn)化。

　　國內(nèi)機器人的出路在于盡快突破制約國產(chǎn)機器人發(fā)展的核心零部件這一瓶頸。其中機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)成機器人產(chǎn)業(yè)鏈。盡快實現(xiàn)機器人及配套設(shè)備、零部件國產(chǎn)化進程尤為關(guān)鍵。近年來，洛陽森奧精密軸承對機器人諧波減速器軸承的設(shè)計、制造、檢驗和應(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)機器人軸承研制和生產(chǎn)實踐中，為使工業(yè)機器人軸承生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，編制了工業(yè)機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)，以更好的推進工業(yè)機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)機器人諧波減速器軸承的研究與開發(fā)，為盡快實現(xiàn)機器人用諧波減速器軸承高性能、長壽命、低成本而進行了堅持不懈地努力，為機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，從而進一步填補國內(nèi)需求空白。

　　國產(chǎn)諧波減速器軸承與同類進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，而且在價格方面也有優(yōu)勢，在國內(nèi)市場具有很強的競爭力。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，國內(nèi)外市場越來越開闊。