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2019郑州工业自动化展|工业4.0时代机器人减速机的技术发展

时间:2024-09-01   访问量:0

工业4.0时代离不开工业机器人的蓬勃发展。然而,我国工业机器人发展最关键的减速器零部件仍受制于国外。简要介绍了RV减速器的重要性,并从润滑的角度分析了RV减速器的工作条件和所需润滑剂的性能要求。

工业4.0时代机器人的重要性及其发展

“工业4.0”最早由德国提出,旨在通过深度应用信息技术和网络物理系统,将制造业转化为智能化。“工业4.0”时代也是中国制造向中国智能制造转型的时代。中国的智力发展一定离不开工业机器人。近日,工信部、发改委、财政部联合发布《机器人产业发展规划(2016-2020年)》。五年产业发展的总体目标是形成比较完善的机器人产业体系。可见国家对机器人产业的重视。目前,中国的机器人制造水平已经取得了一些突破,但工业机器人中最关键的部件——精密减速器, 仍然是制约中国机器人产业发展的瓶颈之一。

2减速器对于机器人的重要性和国产化的紧迫性

关节式机器人中使用的减速器主要有两种类型:RV减速器和谐波减速器。与谐波减速器相比,RV减速器具有更高的刚度和回转精度。所以在关节型机器人中,RV减速器一般放在车架、手臂、肩膀等重负荷位置。谐波减速器放置在前臂、手腕或手上;与谐波传动相比,RV减速器具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命,回程误差精度稳定。与谐波传动不同,随着使用时间的增加,运动精度会显著下降。因此,RV减速器在世界许多国家被广泛应用于高精度机器人驱动中。因此,RV减速器在先进的机器人驱动中具有逐步取代谐波减速器的发展趋势。通常,RV减速器用于机器人的第一至第四关节, 谐波减速器可用于轻负载机器人的第五和第六关节。重型机器人的所有关节都需要使用RV减速器。平均每个机器人用4.5 RV减速器,占成本很高。一般工业机器人的成本构成大致如下:机体22%,伺服系统25%,减速器38%,控制系统10%,其他5%。简单拆分一下国产6轴工业机器人的成本(总成本25万),可以看到减速器和伺服电机的成本接近13万,主要是进口,一旦国产化完成,成本会大大降低。在减速器领域,国际供应商主要有纳博茨克和两家公司。在工业机器人关节上的精密减速器上,纳博茨克的产品全球市场占有率达60%,尤其是中/重载机器人,其RV减速器市场占有率高达90%。与减速器相比, 伺服电机和控制系统市场并没有被各大厂商垄断,几大国际厂商也在中国设立了分公司,货源和产品充足。价格相对合理。可见,精密减速器尤其是RV减速器的国产化迫在眉睫!

3RV减速机常见问题及润滑

RV减速器常见的问题有:发热漏油、齿轮磨损、轴承损坏。这些问题很多都与润滑密切相关。因此,为RV减速器选择正确的润滑剂和润滑保养方法是非常重要的。润滑剂在RV减速器中主要起到减少摩擦磨损的作用,同时还有防锈、密封、冷却等辅助功能。润滑的正确选择一般是根据LETS原则,即主要根据L载荷、E环境()、T温度()、S转速()等因素。这就要求我们对RV减速器的结构原理和工作条件有一定的了解。典型的RV减速器结构如图1所示:图1 RV减速器的工作原理可以简单理解为:行星齿轮传动+曲轴+摆线针轮传动。润滑剂填充在减速器空间中, 减速器中的所有运动部件都由润滑剂润滑。润滑部分主要包括:齿轮、轴承和销。以帝人RV系列减速机为例。工业机器人由交流伺服电机驱动,但一般转速≤2000转/分。载荷由机器人的用途决定,一般在7-5000Nm之间,经常伴随冲击载荷,尤其是装载运输机器人。环境温度要求一般为-10℃-40℃,润滑剂一般要求加热到0℃以上才能低温启动。RV减速器的润滑油需要满足以下性能要求:1。合适的粘度是选择油品的关键指标之一。粘度小时,其形成的油膜薄,强度低,容易造成设备磨损,缩短设备使用寿命。如果粘度太大, 会增加设备运行的阻力,容易升温,增加能耗。2、良好的极压抗磨性RV减速器加工精度很高,摩擦面之间的间隙很小,工业机器人越来越多地应用于高负荷工况,因此经常处于边界润滑状态,这就要求润滑剂具有足够的油膜厚度和良好的极压性能,防止齿轮、轴承等过度磨损。,而且差距太大精度降低。3.减振降噪液体润滑脂比润滑油具有更好的减振降噪效果,也具有更好的抗冲击负荷能力。4.良好的高温稳定性和氧化稳定性。工业机器人关节紧凑,这里用的RV减速器散热差,需要长时间工作, 导致工业机器人关节温度高。要求润滑脂具有良好的高温安定性和氧化安定性,以避免在高温下损失变质;同时,良好的氧化安定性也能保证润滑剂的长寿命,避免频繁更换。工业机器人的维护周期较长,换脂周期通常为半年至一年。5.优异的抗微动磨损性能工业机器人关节的工作特点是在狭小的空间内频繁启动和往复运动,容易引起微动磨损。因此,要求润滑剂具有优异的抗微动磨损性能。

4RV减速器常见问题及润滑

传统的减速器油通常采用齿轮油润滑,齿轮油散热更好,阻力更小,加注更方便,带走磨屑和杂质更方便。但是油润滑最大的缺点就是要求密封性好,否则容易漏油。同时,油润滑的减振降噪效果不如脂润滑,其抗冲击载荷和抗微动磨损性能也不如脂润滑。考虑到轴承和销轴需要润滑,润滑剂也需要一定的流动性和渗透性,所以未来RV减速器使用流体润滑脂会越来越普遍。目前国外也开始使用流体脂润滑,如Nabotsk,其帝人RV系列减速机使用的润滑剂为00 #流体脂,其主要性能参数编辑如下表:

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