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工业机器人的核心部件:精密减速机,究竟难在哪?

2020-08-28   来源:   评论:0
摘要:现今工业机器人的先进程度让人叹为观止,尤其是那些灵动的5轴6轴机器人,具有如此多的关节,还能够做到运动和指令的精确传输,各部位紧密配...

现今工业机器人的先进程度让人叹为观止,尤其是那些灵动的5轴6轴机器人,具有如此多的关节,还能够做到运动和指令的精确传输,各部位紧密配合完成复杂的工作。而这不得不归功于工业机器人最重要的基础部件,也是运动的核心部件:精密减速机。

精密减速机,是一种精密的动力传达机构,其利用齿轮的速度转换器,将电机的回转数减速到所要的回转数,并得到较大转矩的装置,从而降低转速,增加转矩。

目前应用于机器人领域的减速器主要有两种,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。

▲RV减速器的内部结构

▲谐波减速器内部结构

目前全球能够提供规模化且性能可靠的精密减速器生产企业不多,绝大多数市场份额都被日本企业占据。尤其在机器人领域的应用比例,是压倒性的。

作为精密机械工业的一个巅峰之作,减速器的技术门槛非常之高,减速器里面完全是由高精度的元件,齿轮相互啮合,对材料科学,精密加工装备,加工精度,装配技术,高精度检测技术提出了极高的要求。

近年来随着产业用和生活辅助用机器人的市场不断扩大,用于机器人关节部位的精密减速器内部的高精度小模数齿轮的需求也在激增。

三菱重工集团旗下三菱重工工作机械株式会社,为适应急剧增长的机器人用精密减速机的高精度和高效率生产需求,研发出能够实现高精度齿轮加工的滚齿机和插齿机【FR系列】。该新机型于2020年8月开始正式出售,将计划于10月召开的线上直播介绍会首次公开亮相。

FR系列命名来自于“FINE Pitch for Robot,Reducer”的首字母。针对用于减速机上的内齿轮和外齿轮两种齿轮类型,此次新机型FR系列包含加工外齿的FR系列滚齿机和加工内齿的FR系列插齿机。

新型滚齿机GE15FR系列

新型插齿机SE25FR/SC40FR系列

相对于以往汽车用齿轮模数1~4,精度要求ISO8~9级的量产型齿轮加工,此次推出的FR系列专注于机器人减速机所需的齿轮模数可达到1以下,高精度要求也可实现ISO3~6级的齿轮加工。

以下为两款产品的详细规格。

01加工外齿用FR滚齿机

在刀具主轴和工作台主轴部分,采用了直驱式马达和更高的控制技术,机械误差控制在极限范围,实现了单一齿距误差仅为一微米。与以往相比,齿轮加工的精度等级提高了三个等级。另外,每分钟最高转速8000转也使加工时间比以往缩短了三分之一的时间,高效能加工也使生产性能得到了提高。

02加工内齿用FR插齿机

FR系列插齿机在机床最主要的刀架及工作台内采用了更高精度的蜗轮副,并且在机床组装上制订了更严格的工艺管理要求,从而实现了比以往的齿轮加工精度提高2个等级的高精度加工(从ISO7级提高到ISO5级)。

03代表类工件比较

三菱重工机床可为客户提供机器和切削工具的整体方案。不仅拥有用于机器人精密减速机齿轮加工的机床,还有与之相匹配优化加工的刀具和加工技术方案,同时也可以提供满足客户所需的自动化系统等其他齿轮加工需求的多种提案,为客户实现高精度齿轮制造添砖加瓦。

三菱重工机床的齿轮加工机,于1962年完成研发并生产滚齿机以来,在长达60年的时间内不断研发出新产品和技术。凭借这份经验积累和对市场贡献度的优异评价,在2020年6月底入选为日本经济产业省【2020年度global niche top players 100】中的一员。三菱重工机床今后也会继续沿承一直以来的优良传统,持续推出先进产品,用生产的齿轮加工机床为各类产业的齿轮生产制造做出一份力所能及的贡献。想了解更多三菱重工机床产品信息,搜索“三菱重工机床”微信公众号。

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