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谐波减速器:让机器人“关节”更灵活

 什么是谐波减速器?所谓谐波减速器就是利用谐波原理制成的减速器,与其他的减速器相比,它具有结构紧凑、减速比大、精度高、噪音低的特点。谐波减速器非常适用于各类机器人的关节,来调节机器人各臂的运动速度和输出扭矩。浙江来福谐波传动股份有限公司的科研人员这样解释。

  谐波减速器,特别是高精度的谐波减速器一直是我国致力开发的一类产品,其最大的用途在于各类机器人、风力发电机以及各类传动机械,对于现有减速器而言,它是一个革命性的产品。

  我国是一个制造业大国,目前正在向制造业强国方向发展,据相关统计,2014年我国的机器人销售量为5.7万台,其中国产机器人的数量约为1.8万台;2015年,全球工业机器人的销量已经达到24.8万台,比2014年增长了12%,而中国工业机器人用量6.7万台,成为世界第一大市场。为了跟上全球制造业升级的步伐,我国又先后发布了《中国制造2025》、机器人产业发展规划,提出到2020年自主品牌工业机器人年产量达到10万台,六轴及以上工业机器人年产量达到5万台以上,培育3家以上具有国际竞争力的龙头企业,打造5个以上机器人配套产业集群。从中可以看出,机器人乃至谐波减速器的发展潜力和市场前景。

  但是,目前工业机器人中的高端机器人绝大部分是进口机器人,这些高端机器人安装的谐波减速器基本均来自于日本HD公司生产的产品,在当今世界市场上,该公司生产的谐波减速器几乎垄断了整个产业,因此中高档谐波减速器也已经成为制约着我国机器人乃至相关产业发展的瓶颈。

  ;综合分析,如能根据谐波工作原理,合理设计齿型,使得谐波减速器的工作寿命达到日本HD公司的水平,同时又能保持良好的运转精度,它就可以应用到中高档机器人上,从而打开国内外市场。来福公司科研负责人表示,这也是来福公司不惜费时三年,悉心研制和开发的目标。

  突破国内机器人产业发展瓶

  一个完整的机器人,主要由减速器、控制器和伺服电机构成。谐波减速器作为三大核心零部件之一,对技术含量的要求尤其高。但目前,;国内生产谐波减速器的厂家非常少,能批量生产的更是少之又少,也就在5家以内。浙江来福谐波传动股份有限公司董事长张杰说。

  从2013年开始,来福公司就开始了机器人核心部件谐波减速器的研发和生产,产品除应用于工业机器人外,还用于航空航天、兵工、机床、医疗器械等领域。到目前,公司年生产能力已达2万套,拥有6项国家级发明专利和20项实用新型技术专利。公司生产的谐波减速器产品有五大系列,共计100多个规格,同时也可根据客户的需求进行研发定制。

  张杰介绍说,由于减速器产品属于易损件,每运行8000-10000小时就需更换,因此市场潜力巨大。目前公司产品的质量和使用寿命已达到国内领先水平,有几项性能指标还填补了国内空白。此次;谐波减速器§齿型研发项目,正是企业转型升级、突破国内机器人产业发展瓶颈的一个关键。;项目周期为三年,从2014年开始研发,预计到明年可以结束。整个项目的总投入为2500多万元。

  据介绍,本项目的整个研发过程分为初试阶段和中试阶段,其中初试阶段以提高产品质量为中心,中试阶段以提升产品质量稳定性为中心。

  ;初试阶段包括齿型的研发、材料的研发和润滑油脂的研发。据科研人员介绍,根据谐波的工作原理,研发一种合适的齿型,使它能更好地符合共轭原理,又具有较好的抗负载能力;由于柔轮在谐波减速器的整个工作过程中,不断地要承受交变应力的作用,同时它又要传递负载,因此,柔轮材料要具有很好的强度;谐波减速器在工作过程中,其工作腔是一个密闭的容腔,对润滑油脂的要求非常苛刻,要求油脂具有良好的润滑、极压和导热性能,为此需要从谐波减速器的实际工作条件出发,研制开发一种能胜任谐波减速器使用要求的润滑油脂。

  ;中试阶段是在初试阶段的基础上,通过摸索制造工艺,进一步稳定和提升产品质量,主要包括摸索和稳定谐波减速器各关键零件的制造工艺和装配工艺,以及针对关键零件的性能要求,摸索一套行之有效的材料热处理工艺。此外,还要对谐波减速器关键零件进行必要的后期处理,以进一步提高零件的使用性能。

  在张杰看来,随着我国人口红利的逐渐消失,机器人技术开发和实现人工替代将是大势所趋。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段,工业机器人的应用领域也将不断扩展和深化,需求量会越来越大。来福公司要以助力国产机器人品牌崛起为己任,上上下下的信心很足,仅今年,企业就计划投资3000多万元,使年生产能力达到3万套,年销售额实现1亿元以上,并计划在将来适时上马终端机器人生产线,为我国机器人产业发展助力。


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