1926年,德國人勞倫茲·勃朗創(chuàng)造性地提出了一種少齒差行星傳動機構(gòu),即最早期的針擺行星傳動。同時,RV減速器也在傳統(tǒng)針擺行星傳動基礎(chǔ)上演變發(fā)展。
1947年,前蘇聯(lián)工程師A.摩察尤唯金初次明確提出諧波齒輪傳動基本原理;美國C.WaltonMusser于1953年創(chuàng)造發(fā)明了諧波減速器,并且于1955年得到美國專利。
在幾十年的發(fā)展歷程中,減速器三大主要技術(shù)路線經(jīng)過迭代與沉淀,已經(jīng)走向技術(shù)成熟度曲線的末端,這也意味著市場競爭格局已經(jīng)非常穩(wěn)定。事實上,世界75%的精密減速器市場已基本被日本哈默納科和納博特斯克兩大廠商占領(lǐng)。
對于起步晚、基礎(chǔ)制造能力受限的國內(nèi)減速器廠商而言,行業(yè)馬太效應(yīng)正在發(fā)揮影響,想要“虎口奪食”必須另辟蹊徑。
換道超車
目前市場上主流的機器人減速器存在三大主要技術(shù)路線即擺線傳動、漸開線、諧波技術(shù),三者各有優(yōu)劣及應(yīng)用場景。
寧波瀚晟傳動技術(shù)有限公司(以下簡稱:瀚晟傳動)CEO金秋博士表示,目前國內(nèi)用于機器人的減速器廠家主要是沿著RV和諧波的技術(shù)路線跟進,本質(zhì)上與納博和HD的技術(shù)路線并沒有差異,反觀住友、Spinea卻形成了獨特的創(chuàng)新,從而占據(jù)減速器市場的一席之地。
對于減速器技術(shù)沉淀極強的行業(yè)來說,通過“逆向工程”可以追趕,但彎道超車幾乎是不可能的,換道超車才能帶來希望。從國產(chǎn)減速器發(fā)展的角度來看,要想實現(xiàn)對國外品牌的超越,必須在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或傳動原理上做出創(chuàng)新。
那么改變的突破口是什么?瀚晟傳動技術(shù)總監(jiān)陳宇昊認(rèn)為解決三大主流技術(shù)存在的軟肋將是創(chuàng)新的一個思考路徑。
其中,擺線傳動技術(shù),在對外輸出受力的情況下,軸承載荷非常大,效率則只能達到90%,而漸開線可以達到99%;擺線結(jié)構(gòu)對加工精度要求非常高,差一分,連裝配都很難完成。
漸開線在內(nèi)嚙合時,基本只能做到兩齒差,導(dǎo)致減速器在同樣速比下,體積較大,同時加工難度大。諧波減速器最關(guān)鍵的限制則是其柔輪部件,由于柔輪較薄,其抗沖擊性、承載、壽命和加工成為了主要問題。
經(jīng)過近十年的開發(fā)和驗證,瀚晟傳動的MRG技術(shù)應(yīng)運而生。其傳動原理的核心是實現(xiàn)了內(nèi)嚙合一齒差,基于MRG傳動原理既可以生產(chǎn)設(shè)計出替代RV的減速器,同時也可以設(shè)計并制造出與諧波減速器體積相同但抗沖擊性及承載更強的減速器?;谄鋭?chuàng)新的傳動原理,瀚晟對目前機器人關(guān)節(jié)減速器的軟肋進行了“短板”改進。
陳宇昊表示,瀚晟傳動MRG傳動技術(shù)可以做到內(nèi)嚙合一齒差并且不干涉,相較于漸開線,MRG傳動技術(shù)軸承徑向力較??;同時,省去了諧波減速器的柔輪部件,避免了機器人在高速運行過程中因碰撞導(dǎo)致柔輪損壞,從而使機械臂出現(xiàn)抖動、精度變差等情況。
MRG傳動結(jié)構(gòu)將使其減速器的摩擦小于RV,在性能方面體現(xiàn)為更長的壽命,也可接受更大的輸入功率。MRG傳動結(jié)構(gòu)比RV更為簡單,其材料成本和加工成本也比RV更低,因此具有更強的競爭力。
在效率提升上,傳統(tǒng)漸開線在外嚙合上可以做到99%的嚙合效率,而擺線達到92%已經(jīng)是極限,陳宇昊表示,MRG傳動技術(shù)在效率方面雖然略低于漸開線但是遠高于擺線結(jié)構(gòu)。
只做差異先行者
無論是日本還是歐洲,其在生產(chǎn)減速器的技術(shù)和工藝上都有極深的壁壘,這是長期經(jīng)驗積累所得。國產(chǎn)如果不發(fā)展新型的精密減速器,而是單純作為追隨者,在賽道日益狹窄的市場上,勢必將面臨更大的困難。比如諧波減速器的制造材料和熱處理工藝,RV減速器的齒形、加工精度等技術(shù)難題,這些難題未能一一解決的話,就會直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)。
要突破只能通過差異創(chuàng)新。尤其國產(chǎn)減速器正深陷低價競爭、毛利潤被壓縮至極限的泥潭中,真正有點情懷,想要做點實事的廠商一方面要直面國際大廠,另一頭又“腹背受敵”,惟有思變。
這是瀚晟傳動為自己確立的長期發(fā)展路線。對外差異上,進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新以打破日本、歐美等廠商通過主流技術(shù)壟斷的局面;對內(nèi)競爭上,定位中高端,同時在保障高性能的前提下實現(xiàn)有競爭力的價格。
目前除了國外的住友、Spinea、ZF以及國內(nèi)極少數(shù)的廠家外,市面上的新型減速器還很少,接下來的發(fā)展態(tài)勢,還要取決于新型減速器本身。要讓市場明白,相較于RV、諧波,這種新型減速器究竟新在什么地方,差異化在哪里,自身的優(yōu)勢是什么。金秋如是強調(diào),如果這些特性都不明顯,就無法形成競爭優(yōu)勢,也無法為用戶創(chuàng)造價值,那又何談市場呢?
瀚晟傳動已經(jīng)推出自主研發(fā)對標(biāo)納博N系列(相同的尺寸,但不同的結(jié)構(gòu))和對標(biāo)HD諧波尺寸的減速器,其在產(chǎn)品尺寸上能夠替代RV的N系列和諧波減速器,在性能要求上同樣能夠滿足RV的應(yīng)用場景。經(jīng)過內(nèi)部及國家減速器測試中心的性能及耐久測試后,瀚晟傳動產(chǎn)品達到了同類產(chǎn)品的領(lǐng)先水平,其對標(biāo)納博42N的減速器,在其他性能指標(biāo)同等的情況下,其剛性達到180N以上(是同類產(chǎn)品的1.5倍以上),具有更高的扭矩密度比。
瀚晟傳動設(shè)計制造的對標(biāo)諧波尺寸的減速器(諧波25),也在額定輸出扭矩、剛性及耐沖擊方面表現(xiàn)優(yōu)異,與同樣體積的諧波減速器相比,其剛性是同體積諧波減速器的2-3倍,抗沖擊能力則與RV減速器類似,不會出現(xiàn)諧波在過載沖擊后柔輪撕裂的破壞性損壞。
瀚晟傳動A系列客戶應(yīng)用測試性能指標(biāo)
瀚晟傳動M系列客戶應(yīng)用測試性能指標(biāo)
目前,瀚晟傳動已經(jīng)開始批量生產(chǎn)其M系列(對標(biāo)納博的N系列)和A系列(對標(biāo)諧波減速器的體積)減速器并提供給各戶。
在將創(chuàng)新技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品力上,瀚晟傳動將立足于“1+N”的市場策略,即在工業(yè)機器人基本盤上以核心技術(shù)優(yōu)勢打開并占領(lǐng)市場,同時開拓其產(chǎn)品在其它不同行業(yè)中的應(yīng)用。瀚晟傳動始終堅持,產(chǎn)品的本源是來自應(yīng)用,在公司具備較強技術(shù)先行優(yōu)勢的前提下,只要能夠熬住時間培育更多的市場應(yīng)用,瀚晟傳動的市場壁壘將愈發(fā)深且廣。
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