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精密减速器在工业机器人上的应用

作者/出处: 网络 发布时间: 2018-12-05

工业机器人的动力源一般为交流伺服电机,因为由脉冲信号驱动,其伺服电机本身就可以实现调速,为什么工业机器人还需要减速器呢?工业机器人通常执行重复的动作,以完成相同的工序;为保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务,并确保工艺质量,对工业机器人的定位精度和重复定位精度要求很高。

因此,提高和确保工业机器人的精度就需要采用RV减速器或谐波减速器。精密减速器在工业机器人中的另一作用是传递更大的扭矩。当负载较大时,一味提高伺服电机的功率是很不划算的,可以在适宜的速度范围内通过减速器来提高输出扭矩。此外,伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动,对于长时间和周期性工作的工业机器人这都不利于确保其精确、可靠地运行。

精密减速器的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转,并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度,提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。与通用减速器相比,机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类:RV减速器和谐波减速器。

相比于谐波减速器,RV减速器具有更高的刚度和回转精度。因此在关节型机器人中,一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置;而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部;行星减速器一般用在直角坐标机器人上。

减速机的市场现状

目前应用于机器人领域的减速机主要有两种,一种是RV减速器,另一种是谐波减速器。在关节型机器人中,由于RV减速器具有更高的刚度和回转精度,一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置,而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。对于高精度机器人减速器,日本具备绝对领先优势,目前全球机器人行业75%的精密减速机被日本的Nabtesco和Harmonic Drive两家垄断(业界俗称RV减速机和谐波减速机),包括ABB、FANUC、KUKA等国际主流机器人厂商的减速器均由上述两家公司提供。其中Harmonic Drive在工业机器人关节领域拥有15%的市场占有率

据行业人士介绍,一台精密减速器四大国际巨头采购价为3万元~5万元,卖给国内关系好的客户约7万元,关系一般的普通客户约12万元,内资企业采购精密减速机的成本比国际巨头贵一倍还多,可见其间的利润差别有多大。

2013年全球工业关节类机器人减速器的出货量为73万台,同比增长6%。目前全球精密减速器市场基本上被日本的纳博特斯克和德国的Harmonica Drive所垄断。据上海机电的公告,日本的纳博特斯克2012年销售收入约30亿、全球市场份额稳居60%。

值得一提的是,日本纳博特斯克公司从1980年代初提出RV型设计到1986年RV减速器研究获得实质性突破,花了6-7年时间;而国内率先出结果的南通振康和恒丰泰花费时间也为6-8年;可以看出,技术是没有捷径可走的。换句话说,国内RV减速器现在的发展水平还停留在日本八十年代后期。

据行业内不具名人士透露,ABB、发那科、安川、库卡等国际主流机器人整机厂商均由以上两家日本公司提供减速机,并且与两家公司有着非常苛刻的合作条件,即在使用这两家公司产品时不能再使用别家的产品,否则将解除合作关系。

南通振康去年的年产量是200多台,产品已被多家机器人厂商试用,包括国外的ABB、KUKA、发那科以及国内的埃夫特、埃斯顿等企业等。其中,埃夫特已经通过试用后购买了几百台RV减速器产品。

核心零部件一直限制这中国机器人的快速发展,因此早日实现加速器的国产化至关重要。

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