精密減速機的案例
長江學者石照耀剖析精密減速機國產化之路—山坳上的機器人精密減速器
而所謂的卡脖子技術體現在中國機器人行業的核心零部件領域，就非被日本壟斷的精密減速機莫屬了。
教育部長江學者、減速器行業知名專家石照耀教授
針對卡脖子技術精密減速機，機器人大講堂特邀北京工業大學教授，教育部長江學者、國際齒輪標準委員會（ISO/TC60）委員、減速器行業知名專家石照耀先生為大講堂觀眾做了一次精彩的分析演講。在他看來中國的精密減速機正處在山坳上，后退不可能，向前險阻重重。為方便大家學習，機器人大講堂將石教授演講內容《山坳上的機器人精密減速器》整理如下（為縮減篇幅，石教授部分演講內容以PPT形式呈現）：
山坳上的機器人精密減速器
今天起了一個比較口語化的題目“山坳上的機器人精密減速器”，因為我認為山坳上比較能準確的描述我國精密減速器的現狀。40億市場份額的關節減速機只占2000多億齒輪行業中很小一部分，本不應該受到過分的關注。但如今機器人行業快速增長，從政府到民間，從投資到企業都關注著減速機，我總結下來有三點原因：
基于這三點原因，中國機器人減速機產業就在山坳上，后退是不可能了，即使向前也是艱難險阻。我們從世界范圍來看待這個話題，同樣機器人精密減速器也處在山坳上。
今天我講三個問題，首先做一個遠眺與近觀，看看山坳上的減速器；再講講我們所面臨的問題與對策；最后討論一下這個行業的創新與發展。
遠眺與近觀
我們先從齒輪行業的大背景下來看精密減速器。齒輪行業在零部件里是最大的行業，有自身的發展規律和技術進展節拍。
展開 被日本壟斷的精密減速器，到底牛在哪？
全球工業機器人用的精密減速器基本為日本所壟斷，最近幾年，雖然國內也有量產的RV減速器，但卻鮮有國產機器人企業選用，目前中國市場的減速器普遍依賴進口。
▲日本安川機器人揮刀削豌豆
01
作為傳統的制造強國，德國、意大利、日本等國家的減速機產品在材料、設計水平、質量控制、精度、功率密度、可靠性和使用壽命等方面處于行業領先地位。
減速器在機械傳動領域是連接動力源和執行機構之間的中間裝置，通常它把電動機、內燃機等高速運轉的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的，并傳遞更大的轉矩。
在航空航天、機器人和醫療器械等發展的推動下，結構簡單緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動平穩的高性能精密減速器需求加大，其中RV減速器和諧波減速器更是精密減速器中重要的兩種減速器。
精密減速機，是一種動力傳達機構，其利用齒輪的速度轉換器，將電機的回轉數減速到所要的回轉數，并得到較大轉矩的裝置。
▲Nabtesco減速機
目前全球能夠提供規模化且性能可靠的精密減速器生產企業不多，絕大多數市場份額都被日本企業占據：Nabtesco的RV減速器約占60%，Harmonica的諧波減速器約占15%，還有住友重工(SUMITOMO，未查到比例)。尤其在機器人領域的應用比例，是壓倒性的。
▲拆解精密減速機的內部結構
Nabtesco(納博特斯克)是由帝人精機和納博克(1956年生產了日本第一個自動門)這兩家日本公司強強合并組成。作為運動控制系統和零部件的生產商，這兩家公司都在其特定的業務領域，掌握了高端核心技術，控制著很大的市場份額。
作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商，Nabtesco生產高性能減速機、中空軸減速機，以及單軸伺服執行器和控制器。
展開 【見多識廣】扒一扒工業機器人的核心部件--精密減速機
作為運動控制系統和零部件的生產商，這兩家公司都在其特定的業務領域，掌握了高端核心技術，控制了很高的市場份額，所以Nabtesco甫一成立，就位居同行業在日本乃至全世界的首位，世界上大多數機器人制造商均從Nabtesco的專利RV減速機獲益并帶來成功。
作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商，Nabtesco生產高性能減速機、中空軸減速機，以及單軸伺服執行器和控制器。其生產的精密設備具有高扭矩、高剛性和高耐過載沖擊荷載能力的同時，兼有高精密和非常低的回程間隙。
Nabtesco有幾個小視頻能很直觀形象地其產品展示在各種工業機器人上的應用。小編扒來其中一個6軸機器人的跟大家分享。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
↓↓6軸機器人的關節
(R.M. Hoffman公司發布，58秒)↓↓
↓↓視頻截圖↓↓
↓↓每個關節都要用到不同的減速機產品↓↓
1944年帝人精機成立伊始，在飛機制造業開展業務，1947年進軍紡織機械制造領域，1955年開始制造飛行器零部件，1959年擴展至機床制造業。Nabtesco的RV減速器，前身正是帝人精機的主流產品，70年代開始作為挖掘設備驅動馬達的核心部件使用。80年代早期，應世界主要機器人制造商要求，帝人精機改進了RV減速器，使之更加精準可靠，符合機器人制造行業的嚴格要求。取得了精密擺線針輪RV減速機專利后，于1986年開始批量生產，從此開始為現代工業機器人的關節應用進行配套。
展開 被日本壟斷的精密減速器，到底厲害在哪？
作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商，Nabtesco生產高性能減速機、中空軸減速機，以及單軸伺服執行器和控制器。
其生產的精密設備具有高扭矩、高剛性和高耐過載沖擊荷載能力的同時，兼有高精密和非常低的回程間隙，被廣泛應用于衛星、雷達天線、工業機器人、半導體和焊接技術等工業自動化領域。
日本Harmonic Drive Systems Inc.(簡稱HDSI)是整體運動控制的領軍企業，其生產的Harmonic Drive組合型諧波減速機，具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉矩容量等特點，被廣泛應用于工業機器人、仿人機器人、半導體液晶生產裝置、光伏設備、光學儀器、精密機床等各種尖端領域。
▲諧波減速器內部結構
為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域，HDSI產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達到精密級的傳動誤差。
諧波傳動減速器是一種靠波發生器使柔性齒輪產生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合，從頭傳遞運動和動力的齒輪傳動系統。
日本住友SUMITOMO是擁有400多年歷史的世界500強之一的住友集團旗下的建設機械廠家，住友產品在1967年憑借自身技術，開發研制了第一臺液壓挖掘機之后，目前世界各地到處活躍著住友液壓挖掘機的身影。
▲住友減速機
住友減速機包含各種型號減速機，如住友大型斜齒輪減速箱，住友行星齒輪減速機，住友斜齒輪減速機，住友蝸輪蝸桿減速機等。減速比大，效率高，針齒嚙合系套式滾動摩擦，嚙合表面無相對滑動，一級減速效率可達94%。
展開 
工業機器人精密減速器的應用及現狀
因此，提高和確保工業機器人的精度就需要采用RV減速器或諧波減速器。精密減速器在工業機器人中的另一作用是傳遞更大的扭矩。當負載較大時，一味提高伺服電機的功率是很不劃算的，可以在適宜的速度范圍內通過減速器來提高輸出扭矩。此外，伺服電機在低頻運轉下容易發熱和出現低頻振動，對于長時間和周期性工作的工業機器人這都不利于確保其精確、可靠地運行。
精密減速器的存在使伺服電機在一個合適的速度下運轉，并精確地將轉速降到工業機器人各部位需要的速度，提高機械體剛性的同時輸出更大的力矩。與通用減速器相比，機器人關節減速器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、質量輕和易于控制等特點。大量應用在關節型機器人上的減速器主要有兩類：RV減速器和諧波減速器。
相比于諧波減速器，RV減速器具有更高的剛度和回轉精度。因此在關節型機器人中，一般將RV減速器放置在機座、大臂、肩部等重負載的位置；而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部；行星減速器一般用在直角坐標機器人上。
減速機的市場現狀
目前應用于機器人領域的減速機主要有兩種，一種是RV減速器，另一種是諧波減速器。在關節型機器人中，由于RV減速器具有更高的剛度和回轉精度，一般將RV減速器放置在機座、大臂、肩部等重負載的位置，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。對于高精度機器人減速器，日本具備絕對領先優勢，目前全球機器人行業75%的精密減速機被日本的Nabtesco和Harmonic Drive兩家壟斷（業界俗稱RV減速機和諧波減速機），包括ABB、FANUC、KUKA等國際主流機器人廠商的減速器均由上述兩家公司提供。其中Harmonic Drive在工業機器人關節領域擁有15%的市場占有率。
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作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商，Nabtesco生產高性能減速機、中空軸減速機，以及單軸伺服執行器和控制器。
其生產的精密設備具有高扭矩、高剛性和高耐過載沖擊荷載能力的同時，兼有高精密和非常低的回程間隙，被廣泛應用于衛星、雷達天線、工業機器人、半導體和焊接技術等工業自動化領域。
▲工業機器人各關節應用精密減速機
日本Harmonic Drive Systems Inc.(簡稱HDSI)是整體運動控制的領軍企業，其生產的Harmonic Drive組合型諧波減速機，具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉矩容量等特點，被廣泛應用于工業機器人、仿人機器人、半導體液晶生產裝置、光伏設備、光學儀器、精密機床等各種尖端領域。
▲諧波減速器內部結構
為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域，HDSI產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達到精密級的傳動誤差。
▲ Harmonic Planetary Gears諧波行星減速器
諧波傳動減速器是一種靠波發生器使柔性齒輪產生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合，從頭傳遞運動和動力的齒輪傳動系統。
▲ Harmonic Planetary Gears諧波行星減速器
日本住友SUMITOMO是擁有400多年歷史的世界500強之一的住友集團旗下的建設機械廠家，住友產品在1967年憑借自身技術，開發研制了第一臺液壓挖掘機之后，目前世界各地到處活躍著住友液壓挖掘機的身影。
展開 【5/17更新】機器人關節如何做到精準控制的，原來內部結構這么復雜！
(簡稱HDSI)是整體運動控制的領軍企業，其生產的Harmonic Drive組合型諧波減速機，具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉矩容量等特點，被廣泛應用于工業機器人、仿人機器人、半導體液晶生產裝置、光伏設備、光學儀器、精密機床等各種尖端領域。
▲諧波減速器內部結構
為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域，HDSI產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達到精密級的傳動誤差。
日本住友SUMITOMO是擁有400多年歷史的世界500強之一的住友集團旗下的建設機械廠家，住友產品在1967年憑借自身技術，開發研制了第一臺液壓挖掘機之后，目前世界各地到處活躍著住友液壓挖掘機的身影。
▲住友減速機
住友減速機包含各種型號減速機，如住友大型斜齒輪減速箱，住友行星齒輪減速機，住友斜齒輪減速機，住友蝸輪蝸桿減速機等。減速比大，效率高，針齒嚙合系套式滾動摩擦，嚙合表面無相對滑動，一級減速效率可達94%。
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(簡稱HDSI)是整體運動控制的領軍企業，其生產的Harmonic Drive組合型諧波減速機，具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉矩容量等特點，被廣泛應用于工業機器人、仿人機器人、半導體液晶生產裝置、光伏設備、光學儀器、精密機床等各種尖端領域。
▲諧波減速器內部結構
為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域，HDSI產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達到精密級的傳動誤差。
日本住友SUMITOMO是擁有400多年歷史的世界500強之一的住友集團旗下的建設機械廠家，住友產品在1967年憑借自身技術，開發研制了第一臺液壓挖掘機之后，目前世界各地到處活躍著住友液壓挖掘機的身影。
▲住友減速機
住友減速機包含各種型號減速機，如住友大型斜齒輪減速箱，住友行星齒輪減速機，住友斜齒輪減速機，住友蝸輪蝸桿減速機等。減速比大，效率高，針齒嚙合系套式滾動摩擦，嚙合表面無相對滑動，一級減速效率可達94%。
展開 微型蝸輪減速機精密傳動回程間隙怎么減小？
微型蝸輪減速機在回程間隙過大時會影響定位精度與重復性。通過優化嚙合傳動、緊固與對中、潤滑與熱膨脹補償、以及裝配公差控制，可有效減小回程間隙，提升傳動的重復定位精度與剛性。
微型蝸輪減速機可通過優化裝配調整、提升加工精度、運用補償技術等方法來減小精密傳動回程間隙，具體如下：
1.裝配調整：可使用厚度公差≤0.01mm的可調墊片組，在蝸輪蝸桿減速機殼體與端蓋間分層堆疊，補償因磨損產生的間隙。也可對蝸輪實施偏心套調整，旋轉套筒改變蝸輪中心距，將側隙控制在0.03-0.08mm，高精度要求時≤0.05mm。還可采用雙螺母預緊結構，通過調整鎖緊螺母扭矩（建議為標準扭矩的1.2-1.5倍），消除蝸桿軸向移動。
2.提高加工精度：控制蝸桿導程誤差≤0.005mm/100mm，蝸輪齒形誤差≤0.02mm，確保初始裝配間隙均勻。同時，可采用溫度補償裝配工藝，在20±1℃的恒溫車間進行裝配，消除熱膨脹系數差異的影響。
3.運用補償技術：安裝碟形彈簧預緊模塊（剛度系數80-100N/mm），自動補償運行中因溫升或負載變化產生的間隙。也可集成壓電陶瓷微位移執行器，通過閉環控制實現納米級實時間隙調整，適用于精密儀器傳動。
4.材料優化：蝸桿采用20CrMnTi合金鋼滲碳淬火（表面硬度HRC58-62），蝸輪采用ZCuSn10P1錫青銅，降低長期運行時的磨損率。還可在嚙合表面噴涂10-15μm厚的二硫化鉬固體潤滑涂層，減少因摩擦導致的間隙擴大。
5.潤滑保養：推薦使用ISO VG220合成齒輪油，含3%-5%的二烷基二硫代磷酸鋅（ZDDP）添加劑，可降低摩擦系數30%以上。高溫條件（>80℃）下，使用粘度指數>180的聚醚基潤滑劑，確保油膜強度。
展開 【5/10更新】我們沒有掌握的技術，何止機床和芯片！
02 精密減速機和伺服電機
對于高精度機器人減速器，日本具備絕對領先優勢，目前全球機器人行業75%的精密減速機被日本的Nabtesco和Harmonic Drive兩家壟斷，國際主流機器人廠商的減速器均由上述兩家公司提供。
伺服電機是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機，是一種補充馬達間接變速裝置，它將電壓信號轉化為轉矩和轉速，以驅動控制對象，可使控制速度、位置精度非常準確，是工業機器人的動力系統以及機器人運動的“心臟”。
國外品牌占據了中國交流伺服市場80%左右的市場份額。其中，日系產品以50%左右的市場份額居首，其著名品牌包括松下、三菱電機、安川、三洋和富士等等（前三名松下、三菱電機和安川的總份額約占45%），以西門子、博世和施耐德為代表的歐系品牌占據國內伺服電機的高端市場，整體市場份額在30%左右，國內企業整體份額不足10%。
高精度編碼器是伺服電機的核心技術之一，尤其工業機器人上用的多圈絕對值編碼器，目前嚴重依賴進口。高精度編碼器未實現國產化，是制約我國高檔伺服系統發展的重要瓶頸之一。
另外，國內伺服系統的基礎性研究缺失，包括絕對值編碼器技術、高端電機的產業化制造技術、生產工藝的突破、性能指標的實用性驗證和考核標準的制定等，這些都需要國內機器人行業的核心零部件企業去完善。
03 半導體加工設備
目前，全球半導體設備市場主要被美國、歐洲（以荷蘭為最）和日本的廠商所掌控，市場占有率極高。而中國相關企業的技術能力和市占率則相當有限。
展開 自動化領域最新動態一覽
Nabtesco納博特斯克 RS-320A精密減速機
RS系列是用于分度臺的直交輸入型精密減速機。通過直交輸入在實現底床化，中空化的同時，進一步強化了 高載荷承重性能，最大負載可達9噸。再加上“附帶對應各公司的伺服電機安裝連接件”，“已封入潤滑脂”，采用轉臺構造，大幅度削減了用戶設計安裝的時間。
Aerotech推出XR3六軸驅動裝置
XR3六軸驅動裝置具有現場可更換、前置安裝、3U插入式放大器，支持線性和PWM拓撲結構。XR3可以控制任何組合的無刷，直流刷，或步進電機，具有高達320V直流工作電壓和30A峰值電流能力。電流回路和伺服回路都是數字閉合的，以確保最高水平的定位精度和速率穩定性。這種處理能力允許XR3提供高達20kHz的環路閉合頻率，并實時處理數字和模擬I/O過程、數據收集、過程控制和編碼器乘法任務。
德州儀器推出超小型增強隔離式CAN FD收發器
近日，德州儀器宣布推出兩款新型隔離式控制器局域網（CAN）靈活數據速率（FD）收發器，這兩款產品將業內更高總線故障保護、更高共模瞬變抗擾度（CMTI）和更低電磁輻射于一身，尺寸縮小35%。ISO1042和ISO1042-Q1具有比同類產品更高的工作電壓、比傳統CAN標準更快的通信速度，可幫助工程師更好地保護低壓電路，并提高工業應用（如電網基礎設施、電機驅動和樓宇自動化）及混合動力汽車和純電動汽車（HEV/EV）的通信吞吐量。
宜鼎工業高級3D NAND SSD
宜鼎國際旗下工業級3D NAND SSD已于10月份開啟全球量產，穩步提高產能。
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【米思米機械設備知識分享】- 行星減速機構造工作原理
行星減速機的作用
1、增加扭矩：行星減速機可以把電機的扭矩放大,可以選用小功率的電機實現輸出。
2、變速功能：行星減速機能夠實現電機的高轉速轉為設備需要的低轉速,減速比為準確的正整數。
3、精確定位：精密行星減速機與伺服電機組合后,可以通過脈沖控制實現設備的精確定位、定量進給、計量角度等功能。瀏覽米思米官網https://www.misumi.com.cn/學習更多齒輪知識
工業機器人與協作機器人概念不同
運動控制極為精準，借助先進的伺服電機與精密減速機，定位精度可達亞毫米級甚至更高。在汽車生產中，用于車身焊接，面對復雜車身結構，機械臂可靈活抵達各部位，精準控制焊接電流與速度，焊縫質量出色，且焊接效率遠超人工，有力保障汽車生產的高效與高質量。
在零部件組裝場景，搭載先進視覺識別系統的機械臂，能快速識別零件形狀、尺寸與位置，精準抓取并按嚴苛工藝要求組裝，像發動機組裝，確保每個零件裝配間隙誤差極小，提升產品可靠性與生產效率。噴漆作業時，機械臂可根據車身曲線靈活操控噴槍，保證噴漆厚度均勻，減少油漆浪費，還讓工人遠離有害噴漆環境。
協作機器人領域，如 ESD 手機靜電檢測系統，搭載智能協作機器人，憑借其精準定位、安全靈活、操作簡便等特性，結合慧通測控測試系統，高效完成手機解鎖、劃屏、打靜電等檢測功能，圖像識別與音頻識別技術加持，讓檢測過程安全可控。復合機器人機床上下料系統，集成協作機器人技術與機床操作，實現工件自動搬運、裝卸，提升機加工行業生產效率與靈活性。慧通測控提供的協作機器人具有輕量化、高精度、安全可靠、易于安裝部署與編程等優勢，契合企業柔性生產需求。
無論工業機器人助力大規模、標準化生產，還是協作機器人實現人機協同的柔性制造，北京沃華慧通測控有限公司都能憑借豐富經驗與先進產品，量身打造優質解決方案，助力企業在自動化征程中搶占先機，實現高效發展 。
展開 撕碎機減速機在什么情況下加油
撕碎機設備運營成本低，使用壽命長，機器選用PLC操控，確保撕碎功率和操控動力，便利操作，特有的刀具確保了撕碎的有效性，高優化幾許規劃和動力匹配，確保了高產量，高品質量。
撕碎機的減速機在運行時間長了會缺油，影響整機的作業，尤其是雙軸撕碎機加工資料出產線上，怎么避免減速機缺油現象的發生呢？
一、撕碎機三角皮帶緊度的調整三角皮帶過緊時，電動機軸承發熱，過松時轉速下降，三角皮帶也簡略滑動，這些都影響運用故作。調整三角皮帶張緊度時，可將固定電動機座的螺栓松開，用調度螺栓改動電動機在滑道上的方位，使三家皮帶到達需求的緊度后，再將固定螺栓擰緊。
二、撕碎機減速機在作業完成后后，需求加油，翻開清洗軸承，從頭加注潤滑油。康復軸承的潤滑性。
三、主軸在高速作業時，假設出現主軸和刀具不同心情況，不只會影響加工物料成型度和制品出產率，并且還會影響加作業用。
四、撕碎機減速機的電源線不能太長盤繞。這樣簡略構成減速機欠壓或許欠電流。我們都知道減速機作業的電壓是380伏，作業電流在減速機上都有標明。電線的額定電流有必要大于減速機額定電流，不然減速機在欠壓或欠電流的情況下發熱或焚毀。
展開 切削力量與精度完美匹配|巨高精機PB110L數控臥式鏜銑床
5、進給機構：X、Y、Z、W、B軸均采用FANUC交流伺服進給電機驅動，其中X、Z為伺服電機通過高精密減速機減速驅動滾柱絲杠，Y軸為伺服電機直接驅動滾珠絲杠，B軸進口0.001°高精密工作臺，傳動系統均有消隙機構，以保證傳動精度。
6、平衡機構：機床主軸箱重量配重裝置平衡，主軸箱上下運動平穩、安全。
7、潤滑系統及液壓系統：機床潤滑與液壓系統，由大功率油溫冷卻機對潤滑油恒溫控制，潤滑油部分由獨立供油系統對主傳動系統齒輪進行冷卻，以減少機床的熱變形，提高機床的加工精度。液壓站均由專業廠家提供。
典型零件
閥門、箱體、機架類零件。
技術參數
各軸行程（X/Y/Z/W）：2000/1800/1500/500mm
B軸行程：0-360度
主軸中心線至工作臺面距離（Y）：0-1800mm
主軸端面至工作臺中心距離：200-2200mm
工作臺尺寸（長×寬）：1400×1600mm
工作臺最大承重：10000Kg
主軸錐孔：BT50
主軸轉速：10-1500r/min
主軸最大扭矩：1680/1992(30min)Nm
主軸最大軸向抗力：12000N
快速移動速率(X/Y/Z/W)：10/10/10/3m/min
最大切削進給速率(X/Y/Z/W)：8/8/8/3m/min
作為大型鏜銑加工利器，巨高精機PB110L數控臥式鏜銑床，整機盡顯穩重、大氣和震撼的力量感，能夠保障加工精度及穩定性，并提高加工效率，彰顯出卓越的機加風采!
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