近年以來，大家只要談到諧波減速器，從事工業(yè)機器人領域的業(yè)內(nèi)人士都不會陌生。過去多年，這個有時不過巴掌大的機器人核心零部件，由于核心技術長期被國外品牌壟斷，一直占據(jù)機器人約三成的整體成本。這一現(xiàn)實也客觀上推高了國內(nèi)機器人應用的成本...

 

   六軸工業(yè)機器人結構圖

 

   諧波減速器的前世今生:

 

   20世紀50年代中期，隨著全球科學技術的發(fā)展，美國人馬瑟在薄殼彈性變形理論基礎上，應用金屬的撓性和彈性力學原理發(fā)明出來一種新型諧波傳動技術。諧波傳動技術主要應用于航空航天、工業(yè)機器人、精密設備儀器、雷達通訊設備、印刷機械、紡織機械、半導體工業(yè)晶圓傳送裝置、印刷包裝機械、醫(yī)療器械、金屬成型機械、儀器儀表、光學制造儀器、核設施及空氣動力實驗研究等領域。

 

   諧波傳動這項新型技術的出現(xiàn)便引起了各國的重視。1970年引入日本，隨之誕生了日本家整體運動控制的領軍企業(yè)－日本HarmonicDriveSystemsInc.(簡稱HDSI)。日本HDSI公司生產(chǎn)的HarmonicDrive諧波減速器，具有輕量、小型、傳動效率高、減速范圍廣、精度高等特點，被廣泛應用于各種傳動系統(tǒng)中。HDSI主要生產(chǎn)和銷售各種精密減速裝置，當之無愧為整體運動控制的領軍企業(yè)。為了涵蓋諧波減速器不能覆蓋到的低減速比領域，HDSI產(chǎn)品還開發(fā)了精密行星齒輪減速機HarmonicPlanetary。獨特的內(nèi)齒圈形變工藝，可使行星齒輪嚙合得更緊、消除背隙，從而將傳動誤差控制在精密范圍內(nèi)。HDSIZ初只是在其國內(nèi)發(fā)展，與之有著長久合作關系的有安川電機、三菱電機及發(fā)那科等企業(yè)。

 

   近年來，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)進入新的歷史機遇期，以ABB、KUKA、安川、發(fā)那科為代表的機器人企業(yè)紛紛大舉進入中國，設立工廠，搶占市場份額。在中國，如手機制造、半導體、液晶生產(chǎn)機械等行業(yè)，對小型機器人的需求也是越來越旺盛，然而對于國內(nèi)的工業(yè)機器人而言，特別是諧波減速器、伺服電機、控制系統(tǒng)等還需大量依賴進口，這就導致了其競爭力還與國外企業(yè)有差距，但是這些又是工業(yè)機器人的上游部件、關鍵部件。據(jù)機器人聯(lián)盟（IFR）統(tǒng)計，2012年中國共進口工業(yè)機器人約2.2萬臺，中國將是全球增長Z快的工業(yè)機器人市場。HDSI的諧波減速器是小型工業(yè)機器人（20kg以下）或者關節(jié)臂上不可取代的部件，這為其拓展中國大陸市場帶來了新的契機。2011年1月，HDSI在華成立設立哈默納科（上海）商貿(mào)有限公司，該公司為其在華投資設立的全資銷售子公司。主要負責HDSI產(chǎn)品在中國大陸的銷售、選型等技術支持及售后服務。

 

   HDSI早期的產(chǎn)品主要是減速機等機械產(chǎn)品，時至今日，HDSI的主打產(chǎn)品又加上了眾多的機電一體化產(chǎn)品。在減速機方面，HDSI主要有HarmonicDrive(諧波齒輪傳動減速機)和HarmonicPlanetary(行星齒輪減速機)。其生產(chǎn)的HarmonicDrive諧波減速機，基本上主導了主要市場，具有其他減速機不具備的特點：高旋轉精度/高定位精度、小型/輕量、傳動效率高、高減速比、減速范圍廣、精度高、高轉矩容量、無齒隙、高效率及安靜運行等特點，被廣泛應用于各種傳動系統(tǒng)中。為了涵蓋諧波減速機不能覆蓋到的低減速比領域，HDSI產(chǎn)品還開發(fā)了精密行星齒輪減速機HarmonicPlanetary。獨特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪嚙合得更緊、消除背隙，從而將傳動誤差控制在精密范圍內(nèi)。

 

   諧波減速器僅由3個基本部件構成：柔輪、波發(fā)生器和剛輪。柔輪的外徑略小于剛輪的內(nèi)徑，通常柔輪比剛輪少2個齒。波發(fā)生器的橢圓型形狀決定了柔輪和剛輪的齒接觸點分布在介于橢圓中心的兩個對立面。波發(fā)生器轉動的過程中，柔輪和剛輪齒接觸部分開始嚙合。波發(fā)生器每正時針旋轉180°，柔輪就相當于剛輪逆時針旋轉1個齒數(shù)差。在180°對稱的兩處，全部齒數(shù)的30%以上同時嚙合，這也造就了其高轉矩傳送。

 

   HarmonicDrive擁有高轉矩型CSG系列諧波減速器、標準型CSF系列諧波減速器、超扁平和高負載容量型CSD系列諧波減速器、高轉矩中空軸和輸入軸型SHG系列諧波減速器、中空軸和輸入軸型SHF系列諧波減速器、超扁平和中空型SHD系列諧波減速器、小型雙軸型CSFsupermini系列諧波減速器、標準型CSG-GH/CSF-GH諧波減速器系列。

 

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   講完了諧波減速器的誕生、發(fā)展歷程，接下來我們再來分析一下諧波減速器專用軸承：

 

   精密軸承是裝備制造業(yè)中重要的、關鍵的基礎零部件，直接影響著重大裝備和主機產(chǎn)品的性能質量和可靠性，被譽為裝備制造的“心臟”部件。工業(yè)機器人諧波減速器，其配套軸承的精度、摩擦力矩、剛性直接影響著整套諧波減速器乃至機器人的穩(wěn)定性以及安全運轉。機器人配套軸承是軸承應用的一個細分市場，是隨著工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的興起而發(fā)展起來的新興市場。機器人用精密軸承主要包括：諧波減速器軸承、柔性軸承、RV減速器軸承、交叉滾子軸承、等截面薄壁軸承等。

 

   諧波減速器軸承

 

   諧波減速器軸承是一種專業(yè)為諧波減速器配套的精密十字交叉滾子軸承。諧波減速器軸承主要有兩個類型組成：根據(jù)其使用場合分為外圈分體、內(nèi)圈整體的CSF/CSG系列諧波減速器軸承與外圈和內(nèi)圈均為整體的SHF/SHG系列諧波減速器軸承這兩大類。滾動體為圓柱滾子，分布于互成90°垂直排列在V型滾道中。這種結構使得單個軸承就可以同時承受軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩等各個方向的載荷，諧波減速器配套軸承具有很高的剛度、旋轉精度以及復合承載能力；其外形緊湊，自帶有安裝孔，便于直接安裝，適合于各種不同類型的諧波減速器。

 

   雖然近幾年我國軸承制造技術不斷在進步，但是與世界軸承工業(yè)強國相比，國內(nèi)工業(yè)機器人諧波減速器專用十字交叉滾子軸承、RV減速器軸承、等截面薄壁軸承等多種系列精密軸承與國外還存在一定差距。主要表現(xiàn)為高技術、高精度、高附加值的產(chǎn)品比例偏低，產(chǎn)品的穩(wěn)定性需要進一步提高與改進。隨著國家政策支持力度的加大，相信我國軸承產(chǎn)業(yè)將迎來發(fā)展的春天，必將加快精密軸承的國產(chǎn)化進程，為中國重大裝備制造的完全國產(chǎn)化提供堅實的基礎。

 

   中國國內(nèi)正在積極推動工業(yè)機器人行業(yè)的發(fā)展，對高技術、高精度的機器人用精密軸承需求進一步提升，這就要求國內(nèi)軸承生產(chǎn)企業(yè)不斷提升技術水平，加快軸承產(chǎn)業(yè)轉型升級，縮小與進口精密軸承的質量差距，實現(xiàn)精密軸承的國產(chǎn)化。

 

   國內(nèi)機器人的出路在于盡快突破制約國產(chǎn)機器人發(fā)展的核心零部件這一瓶頸。其中機器人諧波減速器及配套軸承生產(chǎn)企業(yè)應攜起手來，聯(lián)合行業(yè)優(yōu)勢企業(yè)，結成機器人產(chǎn)業(yè)鏈。盡快實現(xiàn)機器人及配套設備、零部件國產(chǎn)化進程尤為關鍵。近年來，機器人諧波減速器軸承的設計、制造、檢驗和應用方面開展了長期的研究和技術攻關，公司在工業(yè)機器人軸承研制和生產(chǎn)實踐中，為使機器人軸承生產(chǎn)標準化、系列化，編制了工業(yè)機器人諧波減速器用全系列配套軸承產(chǎn)品樣本；制定了該系列產(chǎn)品企業(yè)標準，以更好的推進工業(yè)機器人核心部件的國產(chǎn)化。公司專業(yè)從事工業(yè)機器人諧波減速器軸承的研究與開發(fā)，為盡快實現(xiàn)機器人用諧波減速器軸承高性能、長壽命、低成本而進行了堅持不懈地努力，為機器人用諧波減速器生產(chǎn)企業(yè)提供“用得起，用得好，用的久”的高精密軸承，從而進一步填補國內(nèi)需求空白。

 

   國產(chǎn)諧波減速器軸承與同類進口諧波減速器軸承相比還是存在很大優(yōu)勢的，隨著我國諧波減速器軸承生產(chǎn)技術的提高，國產(chǎn)諧波減速器軸承的質量更加有保障，而且在價格方面也有優(yōu)勢，在國內(nèi)市場具有很強的競爭力。諧波減速器軸承的國產(chǎn)化，從而改變這些長期被國外企業(yè)所壟斷、國內(nèi)市場急需的高精尖精密軸承產(chǎn)品市場局面。隨著國內(nèi)一批品牌企業(yè)的建立，我國諧波減速器軸承在市場上的競爭力也越來越強，國內(nèi)外市場越來越開闊。