工业机器人减速器的发展课件.ppt

1、微柏机器人研究院微柏机器人研究院0微柏工业机器人研究院微柏工业机器人研究院2015.7.27微柏机器人研究院微柏机器人研究院 工业机器人核心零部件是关键工业机器人核心零部件包含高精度减速器、伺服电动机和驱动器、控制器，对整个工业机器人的性能指标起着关键作用，并具有通用性和模块化的单元构成。我国工业机器人的关键部件依赖进口，尤其是在高精密减速器方面的差距尤为突出，制约了我国国产工业机器人产业的成熟及国际竞争力的形成，工业机器人的核心部件1微柏机器人研究院微柏机器人研究院 核心器件特点：1.承载能力大2.传动精度高3.体积小巧4.稳定可靠减速传动装置安川机器人ES165Kg6台减速器2.08万元占

2、整机成本的12%同类型的国内产品6台减速器9.1万占整机成本的比例为31%。2一台通用机器人配置4.5套减速器推算，2014-2018年，我国工业机器人对减速器的新增需求量分别将达到18.9万套、23.6万套、29.6万套、36.9万套、46.2万套。微柏机器人研究院微柏机器人研究院机器人的减速传动装置三环减速器行星齿轮减速器 摆线减速器谐波减速器3涡轮蜗杆减速器减速器的分类微柏机器人研究院微柏机器人研究院4机器人的减速传动装置机械无极变速器液压无极变速机摩擦无极变速器摩擦无极变速器机械无极变速器减速器的分类4微柏机器人研究院微柏机器人研究院5机器人的减速传动装置减速器的特点工业机器人减速器的

3、特点：减速比大；结构紧凑，体积小，零件少；承载能力较高；寿命长，稳定性高；传动效率高；刚度大；5微柏机器人研究院微柏机器人研究院谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状谐波减速器的原理谐波减速器的原理和特点特点：既可用做减速器，也可用做增速器；效率高达92-96，单级传动比可达50-4000；承载能力较高,柔轮和刚轮之间为面接触多齿啮合；结构紧凑，体积小，零件少；由密封空间向外部或由外部向密封空间传递运动。6微柏机器人研究院微柏机器人研究院谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状谐波减速器的应用谐波齿轮减速机在航空航天、能源、航海造船、仿生机械、常用军械、机床仪表、电子设备、矿山冶金、交通运输

4、、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用7微柏机器人研究院微柏机器人研究院1947 年,前苏联工程师摩察尤唯金于首次提出谐波机械传动原理1953 年,美国的CWalton Musser 根据空间应用需求于发明了谐波减速器，并于1955 年获得美国专利1960 年在纽约展出谐波减速器实物1960年，前苏联机械研究所、列宁格勒光学精密机械研究所、全苏减速器研究所等在谐波齿轮传动基础理论与试验研究1960年，美国USM公司首次将谐波减速器投入应用1965年，日本长谷川引进USM公司全套技术并通过自主创新，提高了谐波减速器性能和可靠性。1970年10月，日本长谷

5、川与美国USM各出资50%，在东京都成立了Harmonic Drive Systems Inc.，汉译哈默纳科。国外谐波减速器的发展德国Harmonic Drive AG公司负责欧洲、中东、非洲及南美美国Harmonic Drive LLC公司负责北美日本Harmonic Drive Inc公司负责其余地区销售谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状8微柏机器人研究院微柏机器人研究院1962年，上海纺织科学研究院就研制成功了中国第一台谐波传动减速器；1978年，中国成立了第一个谐波传动学组；1980年，制造出了当时世界上最小的柔轮内径为25mm的谐波传动减速器；1983年，中国成立了谐波传动技

6、术研究所；1993年，北京中技克美谐波传动有限公司1993年，研宄制定了国家标准为GB/T 14118-93的谐波传动减速器标准谐波传动减速器标准2014年，研宄制定了机器人用谐波齿轮减速器机器人用谐波齿轮减速器 国家标准北京中技克美谐波传动有限责任公司，年产已达万台套，对国内部分整机厂家（如广州数控）提供产品。国内谐波减速器的发展北京中技克美北京谐波传动技术研究所苏州绿的上海机电秦川机床工具谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状9微柏机器人研究院微柏机器人研究院国内谐波减速器的发展国内外谐波减速器主要参数比较表（1500rpm，减速比100）我国现阶段谐波减速器的制造能力只相当于日本七八十

7、年代的水平，国内谐波传动产业存在的主要问题是：1.精度和精度保持能力差；2.承载能力差、噪声大；3.生产设备落后，产品种类少；4.企业规模偏小，研发投入严重不足。谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状10微柏机器人研究院微柏机器人研究院谐波减速器的关键技术-齿形的设计渐开线齿形S形齿形直齿轮齿形P形齿形圆弧齿形谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状11微柏机器人研究院微柏机器人研究院国产柔轮HD柔轮短带来的问题：刚度减小，开口更大，应力增加重合度小，承载力低，刚度减小短柔论啮合长柔论啮合带倾角钢轮无倾角有倾角0.2倾角时接触面积提高 35.1%解决方法：轮齿的修形柔轮结构优化高强度柔轮材料

8、谐波减速器的关键技术柔轮的设计谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状12微柏机器人研究院微柏机器人研究院旋压技术架构内齿结构旋压架构原理刚轮 插齿加工、内齿滚压、近净成形柔轮 滚齿加工、滚扎技术、旋压技术、慢走丝波发生器的凸轮 高精度硬靠模等磨削率 我国存在的问题：小模数齿轮的加工精度差 谐波减速器的关键技术制造技术谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状13微柏机器人研究院微柏机器人研究院(1)新齿形谐波减速器及啮合动力学；(2)高传动精度及刚度；(3)高传动效率，绿色制造对节能减排的要求；(4)结构紧凑的小体积、小质量短筒柔轮谐波减速器；(5)驱动、传动和传感器一体化的谐波传动结构设计；

9、(6)长使用寿命、高可靠性的谐波减速器的研制。谐波减速器的发展趋势谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状14微柏机器人研究院微柏机器人研究院1 启动力矩较大，且速比越小越严重2 柔轮易发生疲劳破坏，是最薄弱的环节，传动机构发热量大3 传动比下限值高，当钢制柔轮时约为704 因此刚性较差，在运转时容易产生共振5 柔轮与刚轮之间出现杂质，容易出现卡滞故障6 齿轮模数很小，但要求精度很高，加工困难，费用昂贵7 柔轮和波发生器的制造复杂谐波减速器存在的问题谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状15微柏机器人研究院微柏机器人研究院特点：高精度、大转矩 高可靠、长寿命 重量轻、小体积齿轮啮合度高承载能

10、力强谐波减速器的延伸谐波减速器的发展现状谐波减速器的发展现状16微柏机器人研究院微柏机器人研究院RV减速器的发展现状减速器的发展现状摆线针轮加速器1926年，德国人劳伦兹.勃朗首先提出摆线针轮行星传动1931年，德国“赛古乐”公司，开始研究并制造摆线针轮行星减速器1969年，日本住友引进了德国的全套技术，研制出一系列摆线针轮减速器K-H-V 型行星传动 传动原理 零件及减速机 17微柏机器人研究院微柏机器人研究院摆线针轮减速器的特点1、特点1）高速比和高效率2）结构紧凑体积小3）运转平稳噪声低4）使用可靠、寿命长RV减速器的发展现状减速器的发展现状齿轮的啮合摆线的啮合齿轮的滑动传动摆线的滚动传

11、动冶金矿山、石油化工、起重运输、工程机械大型卫星天线的传动系统、应用于重载场合18微柏机器人研究院微柏机器人研究院RV减速器的原理RV减速器的发展现状减速器的发展现状特点：l)传动比范围大；2)扭转刚度大；3)高精度和小间隙回差；4)传动效率高 5)结构紧凑，体积功率高。19微柏机器人研究院微柏机器人研究院RV减速器的特点RV减速器的发展现状减速器的发展现状(1)传动比范围大；摆线针轮减速机一级减速时传动比为1:7到1：87；两级减速时转动比为121-7569；(2)扭转刚度大；输出机构用行星架左端的刚性大圆盘输出，大圆盘与工作机构用螺栓联结，其扭转刚度远大于一般摆线针轮行星减速器的输出机构。

12、(3)精度高；(4)传动效率高，其传动效率=0.850.92；(5)传递同样转矩与功率时的体积小最大1弧分回滞误差不同精密减速器特性的比较不同精密减速器特性的比较20微柏机器人研究院微柏机器人研究院RV减速器的应用RV减速器的发展现状减速器的发展现状广泛应用于工业机器人、刀塔、自动化包装行业、雷达、精密医疗器械等领域中。21微柏机器人研究院微柏机器人研究院1939年，日本住友引进“赛古乐”公司技术，开始生产摆线减速器；1953年，日本住友购买摆线减速器专利，开始大量生产摆线减速器；1960s ，摆线磨床出现提高了加工精度，摆线传动得到了进一步的发展；1980-，住友制造摆线针轮减速器的最大规模

13、的企业，推出多个系列产品；1983年，日本帝人株式会社首次提出RV传动；1986年，帝人研制出2K-V摆线行星针轮减速器，并开始大量生产和销售；1993年，SeJin公司成立，后推出SEJIN高精度机器人用RV减速器。我国工业机器人的发展及现状住友FC系列减速机SEJINIGB减速机纳博特斯克精密减速机产品的发展过程国外RV减速器的发展22微柏机器人研究院微柏机器人研究院1960s，东北工学院和郑州工学院率先引入了摆线针轮行星传动的相关基础1978年，二齿差摆线针轮减速器首次由辽阳制药机械厂研制成功1990年，上海减速器厂研制了汽车专用的 2K-V 型摆线针轮行星齿轮减速器1995年，RV 传

14、动就已被我国列为了关键技术攻关项目1999年，大连交通大学成功研制出机器人用高精度 RV-250A型减速器。2013年，秦川发展投资1.94亿元研发国产RV减速器我国工业机器人的发展及现状国内RV减速器的发展我国我国RV减速机生产企业发展情况减速机生产企业发展情况23微柏机器人研究院微柏机器人研究院我国工业机器人的发展及现状RV减速器的关键技术结构设计24微柏机器人研究院微柏机器人研究院我国工业机器人的发展及现状RV减速器的关键技术结构设计RV减速器各因素误差敏感性指数大小减速器各因素误差敏感性指数大小25微柏机器人研究院微柏机器人研究院我国工业机器人的发展及现状RV减速器的关键技术齿面摆线加

15、工美盖勒高精度数控成形磨床加工摆线轮和针轮壳摆线轮加工原理图外铣削加工摆线轮26微柏机器人研究院微柏机器人研究院我国工业机器人的发展及现状RV减速器的关键技术齿面摆线加工摆线轮的修形过程台湾陆联公司开发的摆线加工机床加工摆线齿轮的修形输入界面27微柏机器人研究院微柏机器人研究院我国工业机器人的发展及现状RV减速器的关键技术摆线轮的装配与检测可视化齿轮监测分析WGT850/1000 齿轮测量中心摆线轮的检测RV减速器的装配28微柏机器人研究院微柏机器人研究院我国工业机器人的发展及现状RV减速器的关键技术减速器性能测试齿轮性能测试实验平台减速器系能测试原理图29微柏机器人研究院微柏机器人研究院我国工业机器人的发展及现状RV减速器的延伸CORT减速器谐波减速器的缺陷1.曲轴支撑轴承上负荷过大2.对加工误差敏感，制造困难复式滚动活齿减速器1.吸取RV减速器的优点2.输出扭矩半径大，轴承载荷小3.加工精度要求低30