撰文 | 刘凯程
如果非要给中国工业机器人的2020年打上几个标签，“疯狂的协作机器人” 和“热卖的焊接机器人”注定榜上有名。
一方面，协作机器人领域继2018-2019年融资数量急剧减少之后，2020年终于“扬眉吐气”，疫情暴露出的工厂 “机器换人”急迫需求与轻量柔性的生产趋势促使资本再次将目光投向协作机器人，该领域融资过亿的消息纷至沓来：大族机器人A轮融资1.65亿元人民币、镁伽机器人B轮融资3000万美元、非夕机器人B轮融资超1亿美元、节卡机器人宣布获超3亿元人民币C轮融资、越疆科技完成3.2亿元人民币B轮融资……
另一方面，焊接市场以肉眼可见的速度大火起来，一般工业市场需求大面积释放，抵消了汽车市场下滑带来的影响，从相关企业向「高工机器人」透露的2020年出货量可见一斑：深耕焊接机器人领域的卡诺普2020年机器人销量超3000台，营收同比实现了翻番增长；埃斯顿并购德国Cloos公司后，焊接机器人出货量在2020年也突破1000台；以高性价比著称的尔必地机器人2020年机器人销量为5000台左右，其中焊接机器人占比1/3；2020年，华数机器人推出的HSR-JR630焊接机器人销量突破1000台……
对于焊接机器人和协作机器人的“走红“，或许没有人比上游核心零部件厂商更能感同深受，珠海市钧兴机电有限公司（简称“钧兴机电”）正是基于这一变化，接连推出协作机器人专用谐波减速器以及焊接机器人谐波减速器和消隙齿轮。
“机械手臂中有两项重要的关键零件，一种是谐波减速器，另外一种是高减速比的齿轮。在目前市场上的供应商中，我们是少数可以同时提供此两项关键产品的企业。”钧兴机电相关负责人向「高工机器人」表示。
底层逻辑创新 赋能协作机器人
谐波减速器中最为关键的零组件为刚轮和柔轮，市场上销售的刚轮一般以碳钢为原材料，其优点是可加工性很强，然而这种材料在减速器的终端应用上会带来震动过大、润滑不够、散热不佳等影响。
钧兴机电致力于改变这个状况，经过对材料的长期研究，最终选用球墨铸铁为刚轮原材料。球墨铸铁由铸造成形，且材质拥有球墨润滑的特性，选用其作为刚轮的材料，具备自润滑性好、散热性能佳及减震的作用。而对于球墨铸铁的可加工性相对较差的问题，钧兴机电不断进行了改善和优化，最终达到了生产要求。
柔轮的薄壁加工技术对于国内谐波减速器厂商来说也是一大难题，因壁厚无法达到设计的理想值，谐波减速器在运转时易发出噪音，此外还衍生出震动及疲劳寿命不足等问题。
为解决这个“老大难”问题，钧兴机电在热处理及机加工上进行改善，以取得最好的金相组织及硬度，并且对精车前的去应力工艺的温度条件进行严格控制。而在机加工上，除了管控模具精度，钧兴机电还特别在滚齿环节全面采用德国的齿轮检测仪进行精度的全检，达到严格的控制。
由于协作机器人的结构与多关节机器人不一样，除研发谐波减速器标准品外，钧兴机电更有针对性地与多家知名协作机器人厂家强强合作，优化减速器结构设计，解决漏油和发热等问题，实现稳定供货。
上述负责人表示，钧兴机电协作机器人谐波减速器的中空型谐波齿轮箱特殊结构已取得专利。“它是一种借由输出端与输入端位于齿轮箱同侧的设计而达到加工容易、精度容易管控、结构稳固性好，以及避免漏油等功效的谐波齿轮技术。”
破局消隙齿轮 助力焊接机器人“进口替代”
内消隙和外消隙齿轮是焊接机器人的核心零部件，影响着其性能的正常发挥。因产品结构特殊，加工难度较大，目前国内极少齿轮厂家能克服薄件的变形以保证齿轮精度，严重依赖外购日本的消隙齿轮，采购成本高、周期长，无法满足生产装配需求。
经过对加工工艺进行研究分析，结合丰富的齿轮生产经验，钧兴机电在2020年成功突破焊接机器人消隙齿轮的生产难点。
具体做法是将一对齿轮的从动轮做成两个薄片，其中一片固定在轴上，另一片套在该齿轮的轮毂上，两片薄齿轮上分别装有凸耳，用拉簧一端钩在凸耳上，另一端钩在固定螺钉上，螺母用来用来调整螺钉的伸出长度和锁紧。
此结构利用了拉簧的张力，使薄片齿轮的齿左侧和另一个薄片齿轮的齿右侧，分别紧贴在主动齿轮的齿槽左、右两侧，通过这种错齿结构就消除了齿侧间隙，反向时就不会产生空程误差。
与此同时，钧兴机电采用特殊的热处理方式和专用模具，能够较好地控制热处理变形量，保证消隙齿轮精度以满足客户端使用要求，该技术已达到了日本标准。
钧兴机电负责人介绍，目前公司已成功掌握一套稳定的加工工艺且产品已实现量产，可以配套供货焊接机器人齿轮系列之内消隙齿轮、外消隙齿轮、螺旋伞齿轮、花键轴、花键套等全系列齿轮以及谐波减速器。
自1991年成立以来，钧兴机电已在精密齿轮深耕二十多年，积累了专业丰富的生产经验。与大多数从业者不同的是，钧兴机电拥有全工序加工能力，掌握设计、车削、切齿、滚齿、机加工、热处理及内外研磨等核心技术，在产品质量稳定性、交货期的灵活性等方面处于行业领先位置。
“钧兴机电的另一大核心优势是可以针对不同客户的需求进行客制化设计，从设计、制造到检测提供一站式服务。”
未来，钧兴机电仍将致力于为机器人客户提供整体解决方案，配套提供整个机械手臂所需的传动零部件，包含螺旋伞齿轮、圆柱齿轮、同步带轮、准双曲面齿轮、谐波减速器等。
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