机器人减速器发展现状—秦川机床将进入批量生产

来源:|0 作者:丘晨 2015-11-06 点击量:1870 中号

工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动或工艺来代替人类劳动的通用机器。通常在生产中能代替工人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业。它能够提升生产的效率和产品的质量,是企业补充和替代劳动力的有效方案。

目前工业机器人发展特点是高速、精确、机身机构紧凑、多自由度和提高刚性,重点领域还要求重载或响应速度快。例如汽车整车生产的电焊机器人负载大部分在150-300Kg间,而电子领域的装配机器人则需要快速的响应流水线上的配件。

机器人减速器作为一种复杂的齿轮传动部件,具有高精度、高效率、高刚性、高可靠性的特点。机器人关节减速器主要由渐开线圆柱齿轮行星传动减速机构和摆线针轮传动减速机构两部分组成,通过利用过定位结构和多齿数啮合等特点,其优良的扭转刚度、承载能力、稳定性及整机效率,可满足工业机器人频繁启停过程中的冲击载荷与使用工况。

目前成熟并标准化的减速器有:圆柱齿轮减速器、涡轮减速器、行星减速器、行星齿轮减速器、RV减速器、摆线针轮减速器和谐波减速器。80-90年代以来,在新兴产业如航空航天、机器人和医疗器械等发展的需求下,需要结构简单紧凑、传递功率大、噪声低、传动平稳的高性能精密减速器,其中RV减速器和谐波减速器是精密减速器中重要的两种减速器。

 

 

精密减速器在工业机器人上的作用

工业机器人的动力源一般为交流伺服电机,因为由脉冲信号驱动,其伺服电机本身就可以实现调速,为什么工业机器人还需要减速器呢?工业机器人通常执行重复的动作,以完成相同的工序;为保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务,并确保工艺质量,对工业机器人的定位精度和重复定位精度要求很高。因此,提高和确保工业机器人的精度就需要采用RV减速器或谐波减速器。精密减速器在工业机器人中的另一作用是传递更大的扭矩。当负载较大时,一味提高伺服电机的功率是很不划算的,可以在适宜的速度范围内通过减速器来提高输出扭矩。此外,伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动,对于长时间和周期性工作的工业机器人这都不利于确保其精确、可靠地运行。

精密减速器的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转,并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度,提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。与通用减速器相比,机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类:RV减速器和谐波减速器。

相比于谐波减速器,RV减速器具有更高的刚度和回转精度。因此在关节型机器人中,一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置;而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部;行星减速器一般用在直角坐标机器人上。

放眼中国工业机器人行业,在机器人减速器方面遥遥领先的非秦川机床莫属了。

11月3日,秦川机床工具集团股份公司(秦川机床)在工博会上举办智能制造发布会,介绍多个智能制造项目的研发进展。其中,秦川机床BX机器人关节减速器产品已形成500-700台的月产能,2016年将达到5000台/月的设计产能。此举意味着公司正从高档机床向下游机器人减速器转变。

据介绍,经过前期艰苦的设计验证、优化定型、小批量试制及关键设备的开发研制,秦川机床BX机器人关节减速器产品(E系列7个规格C系列1个规格共8个规格)目前已形成500-700台的月产能;C系列其它规格的完善拓展及N系列产品的开发试制将按计划进行。

BX机器人关节减速器关键零件的核心装备由秦川机床自主研发,系列专用机床与成套装备的试制取得重大突破,部分已投入验证性使用。

同时,秦川机床与德国博世力士乐联袂,在上述关键设备自动化生产基础上,开展BX机器人关节减速器“偏心轴机加工生产线”和“精密机器人关节减速器装配线”的智能化、数字化系统提升,进展顺利。

“BX机器人减速器项目的开发,承载着我们的发展战略、技术路径及转型目标。”秦川机床董事长龙兴元说。

对于秦川机床与博世力士乐的牵手合作,国家“04专项”总体组专家、秦川机床副总裁、中央研究院院长田沙表示,“在前期工艺突破的基础上,我们与博世力士乐联袂,致力于对机器人减速器的偏心轴加工线、装配线智能化提升,全面导入QCPS精益制造体系,打造“秦川版的工业4.0。”。

发布会消息称,作为在建产能,随着机器人关节减速器5个关键零件加工与装配工艺的不断完善,及“偏心轴机加工生产线”和“精密机器人关节减速器装配线”的智能化、数字化改造提升,秦川BX机器人关节减速器在2016年内将达到5000台/月的设计产能。

11月3日一早,秦川机床公告了相关事项的最新进展:

公告显示,目前,战略合作协议涉及的三个领域工作均正常推进:

1、在数控系统方面,公司与博世力士乐共同开发的数控系统已配置在公司的主机产品上,提升了公司主机产品的操作性、稳定性、成线能力及智能化水平。

2、在关节减速器“5+1”生产线方面,公司与博世力士乐将对原“秦川集团机器人(83.08 +4.10%,咨询)关节减速器5+1生产线”项目方案进行升级优化,进一步提高该生产线的自动化和智能化水平。近期,公司全资子公司陕西秦川设备成套服务有限公司与博世力士乐签订了《合同意向书》,双方就公司的“偏心轴机加工生产线”、“精密工业机器人减速器装配线”智能化项目(包含MES管理系统)达成合作意向。两条线投资概算为3800万元左右。两条线智能化项目建成后将达到偏心轴零件加工、装配机器人减速器6万套的生产能力,预计2016年二季度完成两条线智能化项目的建设。通过此次合作,将有助于为公司培养出一支具备掌握工业4.0技术的队伍。

3、在齿轮箱生产方面,公司是博世力士乐的B级供应商。目前与博世力士乐正在针对多个型号齿轮箱零件开展深入技术交流,个别型号已开始进入样品试制阶段。

公司还公告了目前机器人减速器项目的进展情况:

在调研国内外主要机器人厂的生产需求情况之后,公司选取了八种型号的减速器产品作为第一批系列化设计和制造的目标。截至目前,公司已经完成了八种型号的减速器样品试制及小批生产完善工作,通过实验室测试及部分客户的挂机实验,公司生产的机器人减速器回转精度、刚度等性能指标完全达到设计目标。

目前公司生产的机器人减速器产品已在20多家客户处进行挂机试验、小批试装和批量配套装机三种阶段。其中五种已进入稳定小批生产,另三种已经完成型式实验和小批生产工艺的准备工作。

下一步,公司将根据产品发展趋势和市场需求情况,选择第二批开发的减速器系列型号,其中会包括更多的C系列产品及N系列产品。

截至今年10月末,该项目公司已累计投入7380万元,主要用于自制关键设备、制造工装夹具、购买设备、系统软件、原材料等。目前,该项目已具备月产500至700台的能力。为彻底解决大批量生产、大批量装配的问题,公司也加快了“5+1生产线”智能化项目的建设进程,在“5+1生产线” 智能化项目投入使用后,可达到月产5000台的生产能力,即年产6万台的生产能力。

相比德国、日本等发达国家拥有先进的技术而言,中国在机器人减速器这一精密产业还远远处于落后阶段。但是,就目前而言,越来越多的企业加入到减速器市场竞争当中,像上海机电、大族激光、武汉精华均在今年上半年纷纷加大对机器人减速器市场布局。相信在未来十年里中国工业机器人减速器行业将会迎来真正的春天。

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