发布时间:2022-09-19
全球制造业自动化大幅提升,工业机器人普及率不断创新高,中国已经连续5年全球第一大机器人应用市场。随着工业机器人市场的不断发展与增长,对工业机器人减速机用油以及润滑管理提出了更高的要求。
日本机械振兴协会对设备故障原因的统计结果见图1:
由图1可以看出,约40%的故障与润滑不良或不当有关。也就是说,润滑油费用虽然占比很小(见图2),但它的性能和管理却会大大影响故障损失和维修费用。
由于润滑油费用占设备总操作费用的比例很小,为了节省润滑油费用而过度延长换油期,所得的经济利益有限,而非正常的设备故障概率及维修费都可能增加(见图3)。
1.工业机器人减速机的分类、特点及技术发展趋势
工业机器人主要是由本体、减速机、伺服系统和控制器四大部件构成,其中润滑部件——减速机又称“机器人的关节”是其核心部件之一,占机器人整体成本的三分之一,控制着工业机器人力量输出和操作精度,起到将电机等高速运动转动力通过齿轮来减速并传递更大转矩的目的,其性能的好坏直接影响工业机器人的性能。它具有传动比大、传动效率高、运动精度高、回差小、低振动、刚性大和高可靠性等特点,一般情况下,一台工业机器人需要关节减速机个数为4至8套。目前应用于工业机器人领域的减速机主要有RV减速机和谐波减速机,一般RV减速机放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置,而谐波减速机放置在小臂、腕部或手部。目前全球机器人行业75%的精密减速机为日本Nabtesco 和Harmonic Drive 两家垄断,国际主流机器人厂商的减速机均由上述两家公司提供。
目前国外在工业机器人减速机方面较国内机器人减速机呈现出精度高、速度快、运行稳定的优点,硬件的整合技术水平成熟。而国内工业机器人减速机在使用寿命、精度等方面还有不小差距,这也导致国产商的减速机基本依赖进口,且国内企业购买减速机的价格是国外企业价格的将近5倍。近年来,随着工业机器人国产化进程的不断加快,研制减速机的企业也越来越多,目前来看,谐波减速机可能比较快实现国产化,RV减速机实现国产可能还需要一些时间。
2、工业机器人减速机润滑油的作用及性能要求
目前工业机器人减速机可以使用润滑油或润滑脂作为介质。不同的机器人供应商对不同的客户,侧重点不同。对于使用润滑油作为润滑介质来说,它具有(1)热量分配平衡,利于冷却;(2)添加剂的消耗量慢(3)易于更换;(4)清洁,沉积物控制好等优点,但也存在易泄露,与其他类型的油不能混用,与个别密封材料及喷漆有可能不适应等缺点。
一般来说,欧系机器人供应商更侧重于润滑介质的冷却性以及易更换性,多数推荐润滑油。而润滑脂润滑相较于油来说,不易泄露、不易污染但也存在不易更换,易老化、添加剂损耗快等缺点,日系机器人供应商侧重考虑的润滑介质的不易渗漏性,故多数推荐润滑脂。
对于采用润滑油作为润滑介质的工业减速机来说,由于柔轮和钢轮高速啮合的过程中,齿面间相对滑动速度大,其配套润滑油的作用在于减少齿轮摩擦副在传动过程中产生的热量,起到散热作用,保证齿轮充分润滑,减少摩擦,防止齿轮发生磨损甚至胶合,达到提高传动效果和承载力的目的。而随着工业机器人减速机趋于小型化、轻量化、高速化,重载化的发展趋势,其工况条件势必更加苛刻,对其配套用油提出了更高的性能要求。归纳起来,主要有以下几点。
(1)优异的黏温性能和低温性能,保证在减速机温度变化时,能充分润滑齿轮摩擦副,并能清洁齿面;
(2)更低的摩擦系数和牵引系数,良好的油性,带来减速机传动效率的提升和能耗的降低。
(3)优异的极压抗磨性,提供优异的抗磨性能和承载能力,降低齿轮间的磨损;
(4)优良的防锈防腐性,提供良好的防锈保护,对铜等有色金属部件无腐蚀;
(5)优良的氧化安定性和热安定性,更长的油品使用寿命,满足工业机器人减速机换油周期;
(6)优良的抗泡性能,抑制泡沫的产生并使泡沫迅速消失,保证工业机器人安全运行;
(7)优异的清洁性能和可生物降解性,抑制油泥沉积且不污染环境。
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