哈黙納科(Harmonic Drive)

关于哈默纳科( Harmonic Drive Systems)减速机的最新动向
※Harmonic Drive以及Harmonic Planetary都是哈默纳科公司( Harmonic Drive Systems)制造和贩卖的独家登录产品。

随着人们的生活对自动化需求的提高,机器人的导入也 在积极发展中,因此,对于机械部件的需求也在不断扩大。 减速机的主要生产厂家哈默纳科公司( Harmonic Drive Systems)自1970 年成立以来,以波动齿轮装置Harmonic Drive 为中心的产品线随着客户需求的增加而不断扩增当中。 近年来,除了工业用机器人,半导体制造装置,机床等, 面向医疗和护理,以及农业领域的机器人也占有着一部分市场,除了主打产品Harmonic Drive 以外,把Harmonic Drive 的基本原理应用在低减速领域的行星齿轮减速机 Harmonic Planetary,以及与伺服电动机相配合的传动装置 的需求也在增加中。生产能力也在不断增强。关于最近的市 场需求,动向,以及今后的发展情况,我们咨询了哈默纳科 的常务执行董事宣传室长小泽宽先生。

Harmonic Drive的工作原理以及特征

Harmonic Drive是由美国的发明家C.W. Masser作为Strain wave gearing进行发表,然后由哈默纳科公司进行了技术实现。 如图1所示,是由Wave generator, Flexspline 和 Circular spline三 个基本部件构成的。具有小型轻量的特征。如图2,Flexspline整 体成椭圆形,长轴部分有两处咬合,咬合部位可以移动。旋转一 圈,Flexspline会通过Strain wave gearing而减少两枚轮齿数,随 即向回转方向的反方向移动两枚轮齿,从而产生动力。为了能够 得到更高的减速比,一般的齿轮都需要占用很大的空间,利用金 属的弹性以及弧度原理的Harmonic Drive可以在最小的空间内实 现最高的减速比。

除此之外,Harmonic Drive 在理论上不会产生背隙 (backlash)也是Harmonic Drive 的另一个特征。在平齿轮 的情形下,齿轮想要顺利旋转,上方齿轮需要带着下齿轮转动, 两齿轮咬合在齿的左方会产生空隙,这种空隙即为背隙。背隙越大齿轮间的误差就越大。所以想要确定最精密的位置,就 必须最大可能的减小背隙。此外,因为Harmonic Drive 是无 背隙的,就算同时咬合的齿数很多,也可以最高精度的决定部 件位置,所以在半导体制造装置以及工业用机器人方面起到 了很大的作用。在生产中,根据用途的不同而改变齿数以及形 状的订单也不在少数。


图1 Harmonic Drive


图2 动作原理

对高级机器人的需求在扩大

就像前文所述,Harmonic Drive被主要用于工业用机器 人以及半导体制造装置的使用,特别是用在汽车生产线当中 担任焊接和组装的机器人身上。在智能手机的组装等机电一 体化领域也被广泛使用。近年,从液晶屏幕向有机EL显示器的转移的过程中,FPD制造装置对于Harmonic Drive的需求 也在持续增长。另外,最近在流行的医疗和护理领域,农业领 域的辅助机器人以及可以和工作人员协同作业的协动机器人 Co-bot等的合作需求也在扩大。

关于耐久性和轻量化

对减速机,一直以来的要求都是更小、更轻、更薄、更高 扭矩。但是,据说日本和海外的需求还是有些不同的。现在, 在推进自动化和机器人生产的中国,减速机更倾向于对价格 以及性能方面的重视,虽然目前尚不清楚中国制造的减速机的 产品性能,但从“结实耐用不易损坏”的角度看,哈默纳科还是 占有很大的优势的。另一方面,在日本国内协作机器人等的新领域向的需求也在增加,可以说。为了应对这些新的需求, Harmonic Drive和Servomotor组合的执行器(Actuators)等 产品也在不断改进和更新,做到及时对应市场变化以及客户 的新需求(图3)。比如最近,面向食品领域的食品润滑脂专用 密封产品在市场上就受到了很大的欢迎。

面对自动化以及Co-bot的需求的增长

我们认为,今后,亚洲地区的自动化以及Co-bot的需求的 增长是必然的。受独生子女政策以及劳动力价格不断上涨的 影响,随着“中国制造2025”政策的提出,中国的FA化会进一步 加速,中国市场对工业用机器人需求也随之进一步提高。除中 国以外,虽然目前在印度尼西亚,泰国,越南等国家这种需求 还不太明显,但是从长远的发展考虑,这些国家对工业用机器人需求也是必然趋势。

另外,随着日本国内劳动力的不足,省人化需求的高涨, 对Co-bot机器人的需求会进一步扩大。今后,在发展工业用 机器人的同时,对于服务型机器人以及辅助型机器人等更广泛 的机器人的创新与研究是必不可少的。


图3 执行器(Actuators)

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