史陶比尔:卓尔不凡的机器人驱动技术

国际金属加工网 2017年11月08日

驱动技术是影响机器人性能的关键因素,然而许多机器人厂商却依赖于外部标准化传动方案。但总有一个例外:史陶比尔为其六轴机器人自主研发和制造的内置型驱动系统,树立了精度、运动性能和耐用性的标杆。

史陶比尔工业机器人事业部经理张振惠先生表示,驱动技术是机器人行业的核心竞争力,“紧凑且封闭的结构设计是我们六轴机器人的重要特征,同时也是确保动态性能和精度的基准。在驱动技术领域,这是一个巨大的挑战。因为在高负载且封闭的环境下,一般标准型驱动系统将难以适应此时的温度条件。因此对于史陶比尔来说,制造我们自己的传动装置并非奢侈,而是实现机器人卓越性能的决定性因素和现实考量。”

史陶比尔很早就意识到,驱动技术乃是区分机器人产品优劣的关键因素。至今,史陶比尔已在驱动系统的开发和制造方面积累了25年的专业技术。其驱动器单元的生产主要由位于法国Faverges的工厂完成。史陶比尔采取的是一套人工和自动化结合的“混搭”精细工艺,配合以无缝的质量管理体系。传动单元的装配是其中最具技巧的工艺,需由全手工完成。

高精度减速机的装配需要大量经验和知识。齿轮间的偏距必须根据型号和版本进行非常精细的调整:齿轮单元偏距不可过小,过小会增大反冲力;偏距也不可设置得过大,因为这会导致齿轮过度磨损。每一个装配步骤的准确执行基本决定了机器人的精度,齿轮装配团队无一例外地由资深专家组成也就不足为奇了。

最高质量保障

齿轮机构在制造完成时,立即接受线性度测试。然后在装配完成时,将再次进行线性度测试,这是为了消除装配时对传动单元线性度的影响。最后,每台机器人都必须检测精度和轨迹准确度,这是保障机器人品质的最后一道工序。只有100%通过所有测试的机器人方可出厂交付,因此我们几乎从未收到过用户的相关投诉。

许多机器人厂商往往不会遵循如此严苛的质量标准,他们认为现代化的生产流程足够可靠且可控,因此无需再多此一举。张振惠经理却不这么认为:“这取决于用户的容忍度。对于一般性的用户要求,标准化的传动单元或许可以满足。但要实现用户个性化的高精度驱动,就是另一回事了。我们的减速机根据不同型号和版本而专门调制,因此史陶比尔的六轴机器人的高精度可谓独领风骚。我们的全系列机器人在精度以及动态性能方面可以保持高度的稳定状态,我们始终追求最严格的质量标准。”

史陶比尔机器人在1轴到4轴关节上都配置了创新JCS/JCM系列驱动装置,齿轮设计各异且内置在手臂中。JCM是马达和齿轮一体化的紧凑型减速器,由于尺寸大小所限,只应用于1轴到4轴关节。谈到JCM驱动技术的巨大优势时,张振惠经理说:“JCS是史陶比尔复合型关节装置 (Joint Combined Stäubli)的缩写。此传动装置以一个小型且高刚性的单元,同时实现齿轮减速器、齿轮轴承的功能,因此称之为“复合型”装置。”

1992年, JCS技术带来了首台全封闭机器人的面市,实现了独具一格的全手臂内部配线方式。JCM 驱动技术则基于JCS技术,它将马达与传动装置集成为一体并置于油槽中。这一创新发展使得机器人结构高度紧凑,实现卓越性能。由于一体化马达摒弃了传动小齿轮,从而消除了机械反冲以及由此带来的调校需求。传动装置出色的线性度、无反冲力和耐久性,亦是这种集合了减速器、轴承、马达功能“三位一体”驱动技术的极大优势。因此,在整个机器人市场中,史陶比尔的驱动技术可以说是称霸群雄。

延长机器人寿命的设计

史陶比尔独有的驱动技术可以为每种型号的关节型机器人分别配备最优尺寸的齿轮装置。这样一来,RX和TX系列机器人就杜绝了因驱动尺寸过小而引发故障。史陶比尔的驱动系统可以保障机器人100,000小时的零故障运行。与此同时,齿轮装置经过调试校准,可实现最短循环时间和充分抵御疲劳应力。正如张振惠经理所说的:“我们不断优化驱动系统并不是为了周期值测量和数据表现,最终目的是在年复一年的工作中,持续保持最大产能和高精度。”

史陶比尔对质量的精益求精,从严格的驱动单元内部检测可见一斑。传统标准齿轮装置需要定期进行油脂润滑,不同于此,史陶比尔的齿轮系统与马达齿轮单元内置于油槽中。这种方式可起到更好的冷却效果,延长使用寿命,同时降低噪音。毋庸置疑,机器人工作时的低噪音,源自开创性传动装置的设计和技术实践。相较于标准型传动系统的构成,史陶比尔的部件更少。此外,史陶比尔采用密度更高的滚珠轴承,从而大幅度降低机械磨损,进一步延长了机器人寿命。

张振惠经理总结道:“驱动技术水平决定着六轴机器人产品的优劣。如果我们没有致力于这一领域的专利研发,就不会有史陶比尔的紧凑型全封闭6轴机器人系列,更不会有各项卓越性能和远超平均水平的预期寿命。正是因为具备这些特质,RX和TX 系列机器人才可完美应对所有严苛的应用要求。”

变速器总成是需要大量专门技术的精细作业,在位于法国Faverges的工厂由手工完成. 

 史陶比尔可以为每种型号的关节型机器人分别配备最优尺寸的齿轮装置. 

所有图片由史陶比尔(杭州)精密机械电子有限公司保留权利

 

关于史陶比尔:

史陶比尔集团是工业连接器、工业机器人和纺织机械这三大领域机电一体化解决方案的全球专业供应商。作为一个跨国集团公司,史陶比尔在29个国家/地区设立分公司,代理商遍及四大洲50个国家/地区。我们全球4500多名员工都致力于与几乎是所有行业的客户通力合作,以提供全面的解决方案和长期的支持。

(史陶比尔)

网友评论

编辑推荐

相关主题