Nabtesco

机器人用减速机RV系列基础讲座

〈笔者 :上海纳博特斯克传动设备有限公司 技术部 上田智彦〉
上海市浦东新区福山路388号17楼1706室
电话 :021-33632200 网址 :http://www.nabtesco-motion.cn/

前言

精密减速机是工业机器人核心零部件之一。精密减速机安装在机器人的关节部位,其作用是在保证相应传动精度的情况下将电机的转速降低到所要的转速,同时得到较大转矩的装置。目前应用在工业机器人上的精密减速机主要有两大类:

6KG负载以下的机器人关节主要使用谐波减速机。目前主流的谐波减速机有HD减速机等。

20KG负载以上的机器人关节主要使用摆线针轮减速机。目前主流的摆线针轮减速机有RV减速机。

今天我们主要介绍摆线针轮减速机中的RV减速机。

RV减速机是日本纳博特斯克株式会社(以下简称Nabtesco)生产的减速机RV系列产品的俗称。Nabtesco是由帝人精机和纳博克于2003年9月合并成立的一家企业。Nabtesco旗下各种运动控制类的产品在世界范围都保持着优势的地位,减速机RV就是其中之一。

产品介绍篇

减速机RV从1986年发售至今,规格已经达到10多种,在市场上常见的有RV-E系列,RV-C系列,RV-N系列,RD2系列,GH系列,RS系列及其AF系列,如图1。

减速机RV-E系列(如图2),为减速机RV系列中的实心系列减速机;减速机RV-C系列(如图3),为减速机RV系列的空心系列减速机。从结构上来看,RV-C系列减速机的中心有一个中空齿轮,其可以允许电缆或齿轮等零部件从中穿过。减速机RV-E系列和减速机RV-C系列减速机主要用在多关节工业机器人及其附加轴(变位机等)。由于此种应用对减速机体积重量限制大,故减速机RV-E系列和减速机RV-C系列均是组件形式,使用时需要客户自行加工外部法兰并自行充入油脂。


图1 减速机RV各个系列

减速机RV-N系列,为减速机RV系列中的最新系列产品。与RV-E系列同样性能指标的情况下,其体积缩小8~20%,重量减小16~36%。RV-N系列减速机由于其体积小,质量轻,已受广大机器人厂家所欢迎,众多新一代的机器人中都已使用此系列减速机。


图2 减速机RV-E系列


图3 减速机RV-C 系列


图4 减速机RD2系列


图5 减速机GH系列

减速机RD2系列(图4),为减速机RV系列中为方便客户使用的产品。RD2是以RV-E系列和RV-C系列减速机为核心,加上伞齿和法兰,配合轴套,实现各种电机的自由选配和不同场合的安装形式,无需额外制作齿轮和密封。RD2根据安装方式,主要还分为RDS直连型,RDR直角安装型和RDP传动输入型。

减速机GH系列(图5),为减速机RV系列中高速型产品。GH系列产品的最高输出转速可到250rpm。


图6 减速机RD2和GH系列应用

RD2主要应用于变位机的转台等各种场合。GH由于其高速性,专门用在机器人附加行走轴之上(图6)。

减速机RS系列(图7),是以RV-C系列减速机为核心开发的重载型减速机底座。RS系列产品,可直接安装3吨,5吨和9吨的载荷,直接用于水平变位机(图8)。


图7 减速机RS系列


图8 减速机RS系列应用

AF系列产品(图9),为我司减速机RV携手松下A5系列电机,诞生的一款一体化驱动头,其主要用于简单搬运为目的的4轴机器人及其简单要求的变位机。按照结构形式,AF分为AF-N和AF-C,AF-N是以RV-N减速机为核心的产品,AF-C是以RV-C系列产品为核心的产品。


图9 一体机AF系列

产品选型篇

减速机RV系列产品种类繁多,每个种类下还有很多规格。那么如何选择适合自己工况的减速机产品,这就涉及到一些基本概念。

减速机RV的基本概念可以分为主要概念和普通概念。主要概念是指减速机RV实际使用和选型时的概念。主要概念包括﹕启动、停止时的容许转矩、容许力矩、容许推力、容许最大输出转速、减速比额定转速、额定转矩和额定寿命。

普通概念是指选型中很少使用或者只是表征减速机的特性的概念。普通概念包括﹕力矩刚性、扭转刚性、瞬时容许力矩、空程、齿隙、角度传递误差、无负载运行转矩和增速启动转矩。

各个概念的意义在如表1所述。


表1 概念解释列

用户可以根据自身使用工况,计算出相应的概念参数,从而选择合适的产品。如有必要也可以向纳博特斯克相关技术人员咨询。

产品使用篇

虽然根据不同的工况条件,用户选型,购买的减速机也千差万别,只有进行正确的安装和调试,才能够正常使用减速机RV系列产品。以最基础的一款RV-E系列减速机为例,其使用步骤如下。

1.在收到减速机RV时,首先请先核对出货标签,以及包装箱是否完整


表1 概念解释列

开箱后,确认包装内容是否正确。

且在打开包装后,对减速机进行保护,确保在安装到客户装置上并封入密封剂之前,防止异物混入。

2.组装前,必要零部件的准备

客户根据自行设计的结构,按照BOM表,事先准备好组装必须零部件。

必须零部件由输入齿轮,电动机安装法兰,外壳安装部件,以及输出轴安装部件组成。

3.重要零部件说明

1)法兰及安装部件
·电机安装法兰
避免与减速机部件的接触,应参考减速机外形尺寸图的尺寸后设计电机安装法兰。
请确认电机安装法兰上是否设置有加排脂口。安装减速机后在注入或更换润滑脂时必须使用加排脂口。
请参考减速机样本上精度要求来设计电动机安装法兰。安装精度不良时容易导致振动,噪声,齿隙增加等。

·外壳安装部件
准备好与外壳连接的部件,也可与电动机安装法兰形成一体。

·输出轴安装部件
准备好安装在减速机输出轴上的零件,确认其采用的结构能否利用O形圈或液体密封剂来进行密封。确认输出轴安装零件上是否设置有加排脂口。安装减速机后在注入或更换润滑脂时必须使用加排脂口。

2)减速机安装用螺栓

·请参照各型号图纸以及交货规格书记载的电动机 安装法兰以及外壳安装螺栓,输出轴安装螺栓的尺 寸和数量,准备螺栓。

·关于螺栓长度,请根据客户准备的部件和减速机的安装部尺寸选择适当的长度。

·内六角螺栓 JIS B 1176:2006
强度级别 JIS B 1051:2000 12.9
螺纹   JIS B 0209:2001 6g

4.组装本产品的起吊

请参照各型号图纸以及交货规格书记载的起吊螺栓用内螺纹,且使用足以承受减速机重量的吊具,进行减速机的起吊作业。

5.安装

1)将减速机外壳安装孔对准外壳安装零件的内置螺纹位置,将减速机安装到外壳安装零件上。

2)将O型圈放置在O型圈槽内,将电动机安装法兰的安装孔对准减速机(外壳部)的安装孔和外壳安装零件的内置螺纹位置,将电动机安装法兰安装到减速机上。

3)使用内六角螺栓及蝶形弹簧垫圈,紧固各部件。

4)使用液体密封剂密封输出轴安装零件和减速机(输出轴部)
无法使用时,设置O型圈凹槽并安装O型圈。

5)采用密封剂密封时,使用内六角螺栓和蝶形弹簧垫圈紧固输出轴安装部件和减速机。
采用O型圈密封时,使用内六角螺栓和潜力矩用密封垫圈紧固输出轴暗转部件和减速机。

6)计算合适润滑脂填充量,通过进排脂口将润滑脂填充入减速机,并做脂口密封作业。

※更加具体的产品使用方法可以参照减速机RV的样本和使用说明书。

特别篇:润滑脂

上面介绍了这么多减速机RV相关的知识,但在实际使用中,有一点往往被很多用户所忽略,经常导致减速机故障的发生。润滑脂,主要用于机械的摩擦部分,起到润滑和密封作用的一种稠厚油脂状的半固体。机器人用减速机,由于其使用的特殊性,对润滑脂的要求也更高。因此,Nabtesco的减速机RV系列的产品,都指定使用如下牌号的润滑介质。

上述润滑脂均是Nabtesco针对减速机RV要求,开发并出品的高性能润滑脂,因此非常适合减速机RV使用时的润滑环境。所有减速机RV系列产品的性能参数指标都是通过上述润滑脂参与的试验所确定的。

不同类型的减速机RV,润滑脂填充方式也不同。RV-E/RV-C/RV-N为组件型产品,需要顾客设计配合零件形成一个密封空间并封入润滑脂﹔RD2/GH/RS/AF等为齿轮箱型或执行器型产品,内部空间均在出厂时已经密封好并填充完毕润滑脂。

关于减速机RV系列使用的润滑脂,主要有两点需要特别注意。

1.使用不符合要求的润滑脂可能导致的后果

不符合要求的具体定义﹕①没有使用上述指定润滑脂﹔②没有填充减速机RV需要的量。

后果﹕会降低减速机RV的性能,并很有可能因润滑不足原因导致早期损坏。

原因﹕减速机RV是精密减速机,内部空间狭小且复杂,零件的工作环境严苛。因此润滑脂需要有足够的量,良好的抗压耐磨性及耐久性,减速机RV才能在遇到性能要求范围内的极限高速高负载转动时,摩擦部分的润滑油膜不会被破坏,由此才能避免金属间接触导致的剧烈磨损,在长久的使用中保持减速机RV的优异性能。

2.润滑脂的填充和更换

内部没有预封装润滑脂的RV-E/RV- C/RV-N减速机,需要在使用前填充适当量的润滑脂﹔所有减速机RV都需要在使用一段时间后,将内部老化的润滑脂更换为新润滑脂,以保持润滑脂的润滑能力并保护减速机不被磨损。

润滑脂的填充量应符合该方向下减速机内部最低浸没液面的要求(下限),以及预留10%空间的要求(上限),具体填充量数据请参照各减速机RV的样本参数和用户设计零件的对应形状体积来计算,如有不明之处可以向敝司咨询。

更换老化润滑脂的周期为﹕①减速机使用温度在40℃以下时,建议封入后20000小时更换﹔②减速机温度在40℃~60℃之间的,由用户视润滑脂的老化程度实际情况制订合理且更短的更换周期。(典型案例﹕国际大品牌机器人一般的润滑脂更换周期为1年1次。)

更换润滑脂脂时,由于润滑脂流动性较差,为了最大程度地将旧脂排出,①建议在注油口设计时秉承两注油口间为内部最长通路的原则﹔②建议从密封空间的下部的注油口用压力(注意﹕压力最大不能超过0.03MPa)注入新脂,将旧脂从上部的注油口挤出。

3.磨合

推荐在封入指定润滑脂后实施磨合运转。在封入润滑脂后,根据润滑脂的特性,运转时有时会发生异响和转矩不均的现象。如果这些症状在实施磨合运转30分钟以上(减速机的表面温度达到50℃左右为止)后消失,则没有质量问题。

最后

目前中国的机器人市场正处在一个高速发展的阶段。越来越多的领域来是导入工业机器人来实现工厂自动化。这不仅对机器人,也对减速机提出了更高的要求。Nabtesco也致力于为用户提供更优质的产品及服务而不断努力。Moving it.Stoping it.

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