机器人用谐波齿轮减速器 编制说明

-国家标准《机器人用谐波齿轮减速器》编制说明(征求意见稿)一、工作简况本项目是根据《国家标准化管理委员会关于下达2021年推荐性国家标准修订计划及相关标准外文版计划的通知》(国标委发[2021]19号)进行标准修订工作，计划编号：20211789-T-604，项目名称：“GB/T30819-2014机器人用谐波齿轮减速器”，牵头起草单位：江苏省减速机产品质量监督检验中心，项目周期:24个月，计划应完成时间2023年7月。本次为第一次修订。2主要工作过程(1)起草阶段：计划下达后，江苏省减速机产品质量监督检验中心(以下简称减速机中心)积极开展工作，邀请了在行业内有一定影响的生产企业、研究单位、高等院校和检测机构，组建了标准修订工作组。2021年12月中旬，由减标委秘书处确认正式成立了标准起草工作组。通过线上征集，初步完成了《机器人用谐波齿轮减速器》修订草案讨论稿的编写，同时落实了组织分工，明确了编写要求。2022年08月10日，工作组在苏州绿的谐波传动科技股份有限公司(以下简称绿的)召开了关首次线下会议，就之前多轮线上征集到的修改意见和建议对标准草案讨论稿展开了讨论，制订了下一阶段的工作计划。2022年8月底前工作组进行了多轮线上意见征集，9月下旬根据意见汇总修改后底完成标准草案和编制说明的工作组讨论稿。-2022年11月工作组再次进行了线上意见征集，对标准草案逐条讨论，形成对征求意见稿修改的指导性意见，12月底完成征求意见稿的编制。3主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等本文件由江苏省减速机产品质量监督检验中心、苏州绿的谐波传动科技股份有限公司、常州检验检测标准认证研究院、中汽检测技术有限公司、青岛求是工业技术研究院、广东天太机器人有限公司、北京工商大学、上海ABB工程有限公司、美的集团(上海)有限公司、珠海飞马传动机械有限公司、重庆大学、广西大学、重庆德新机器人检测中心有限公司、江苏泰隆减速机股份有限公司、江苏万基传动科技有限公司、广东产品质量监督检验研究院、中机生产力促进中心、珠海格力电器股份有限公司、埃夫特智能装备股份有限公司、上海交通大学、北京中技克美谐波传动有限公司、南通远辰测控设备有限公司、许昌学院、航天科工智能机器人有限责任公司、四川福德机器人股份有限公司、广州新豪精密科技有限公司共同负责起草。主要成员：唐娟、曹衍龙、王直荣、王佳艺、李谦、辛洪兵、陈立波、赵盛、邓云庆、申炳慧、陈海霞、李俊阳、莫帅、赵赢、蔡云龙、殷平、周世才、王海霞、吴清锋、姚良博、程中甫、王风涛、何志雄、赵言正、穆晓彪、王坚、郭晓军、周超、胡天链、邱楚锋、何君、王思远、崔佳鹏、丁军。所做工作：唐娟任起草工作组组长，全面协调标准起草工作，负责标准的具体起草与编写，对各方面的意见和建议进行归纳、分析处理。曹衍龙、何志雄、辛洪兵、莫帅、赵言正、郭晓军负责收集、分析国内外相关技术文献和资料；丁军、李谦、王直荣负责样机型号的确定；王直荣、王海霞、吴清锋、穆晓彪、周超、邱楚锋负责样机检测方法的确定；姚良博、王坚、王佳艺负责检测设备精度、测量范围等的验证；唐娟、何君、申炳慧、陈海霞、王思远、崔佳鹏、李俊阳、赵赢负责样机检测及数据处理；陈立波、周世才、王风涛、赵盛、程中甫、邓云庆、胡天链结合实际应用经验，标准的技术内容进行资料的查证。蔡云龙、殷平、唐娟对整体标准内容进行语言文字、标准化作了全面审查，崔佳鹏对标准中涉及的图进行修改，编辑。二、标准编制原则和主要内容1标准编制原则(1)遵循“面向市场、服务产业、自主制定”原则修订本标准。(2)本文件修订严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。(3)与国家法规、法律和有关标准相一致。2标准主要内容本文件规定了机器人用谐波齿轮减速器的术语和定义，产品分类、型号、基本参数与结构尺寸，要求，试验方法，检验规则，标志、包装、运输和贮存。本文件适用于机器人用谐波齿轮减速器。2.2分类及尺寸本文件按照柔轮的形状可分为杯形与中空形两大类，每类又根据柔轮的长度又分为标准和短筒两种-型号。同一种机型包括若干传动比。同时明确规定了主要结构型式和外形尺寸。2.3要求本标准给出了机器人用谐波齿轮减速器的刚轮、柔轮、波发生器等主要零部件、外观质量，润滑与冷却、设计寿命、整机性能及传动精度的技术要求。3、解决的主要问题本文件自发布实施以来，已经有8年的标龄，标准中所引用的标准及部分技术内容与现行标准要求均有所不同，不能对当前设计、制造、检验和验收起到有效的指导作用，本文件的修订保持了标准的适应性、先进性和准确性，解决了结构增加，试验方法难以实现的问题，适应市场和用户的需要，以规范他们的设计、生产、检验和使用。4、与原标准的主要差异和水平对比本文件代替GB/T30819-2014《机器人用谐波齿轮减速器》，与GB/T30819-2014相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下a)更改了标准名称的英文翻译；b)增加了规范性引用文件(见第2章)；c)增加了谐波齿轮传动(见3.1)、滞回(见3.7)、刚度滞回曲线(见3.8)、无负载运行转矩(见3.11)、传动效率(见3.18)的术语和定义；更改了谐波齿轮减速器(见3.2，2014年版的3.1)、柔轮 (见3.4，2014年版的3.3)、扭转刚度(见3.9，2014年版的3.6)、空载启动转矩(见3.10，2014年版的3.7)、背隙(见3.13，2014年版的3.10)、传动误差(见3.14，2014年版的3.11)、柔轮长度(见3.15，2014年版的3.12)、设计寿命(见3.17，2014年版的3.14)的术语和定义；删除了、空程(见2014年版的3.9)的术语和定义；d)更改了规格代号中对应分度圆直径的规定、增加了规格型号58(见4.2.2，2014年版的4.2.2)；e)更改了精度等级的分类指标及表述方式(见4.2.5，2014年版的4.2.5)；f)增加了连接方式的类型数量及图示(见4.2.6)；g)更改了参数的表述(见4.3.2，2014年版的4.3.2)；h)增加了结构型式的细分及规格代号(见4.4，2014年版的4.4)；i)更改了刚轮材料的表述(见5.1.1，2014年版的5.1.1)；j)更改了负载(见5.3，2014年版的5.3)、超载(见5.11，2014年版的5.4)的表述；k)更改了启动转矩的名称，增加了规格型号58(见5.6，2014年版的5.7)；l)增加了扭转刚度的规格型号58(见5.7，2014年版的5.8)；m)更改了空程名称为滞回(见5.8，2014年版的5.9)，滞回和背隙、传动误差技术指标的单位(见5.8、5.9，2014年版的5.9、5.10)；n)删除了环境保护要求(见2014年版的5.11)；o)增加了润滑与密封要求(见5.12)；p)更改了设计寿命要求的描述(见5.13，2014年版的5.14)；q)更改了空载试验方法的引用标准(见6.1，2014年版的6.1)；-r)更改了壳体允许最高温度试验方法的描述(见6.3，2014年版的6.4)；s)更改了传动效率试验方法的测试条件及方法标准(见6.4，2014年版的6.5)；t)更改了空载启动转矩的名称(见6.5，2014年版的6.6)；u)更改了扭转刚度(见6.6，2014年版的6.7)、滞回(见6.7.1，2014年版的6.8.1)名称及引用试验方法；v)增加了密封与润滑试验方法(见6.10)；w)更改了设计寿命的名称、引用的试验方法(见6.12，2014年版的6.12)；x)更改了出厂检验和型式检验项目及表示(见7.1、7.2，2014年版的7.1、7.2)。三、主要试验(或验证)情况分析本文件的技术内容是结合具体使用过程中各项检验的要求确定的，其技术要求通过各制造厂和用户的使用来验证。本文件的内容合理，能满足当前用户的需求，可操作性强。2022年8月，江苏省减速机产品质量监督检验中心依据工作计划，选取了苏州绿的谐波传动科技股份有限公司6个型号的减速器进行了检验，结果均符合本标准草案的要求。在此选择LHSG-25-100-C-I(等同于GB/T30819征求意见稿中HSG-25-100-C-I)型号减速器作为代表，检测了详细阐述检验内容：1、试验条件a、设备：机器人用精密减速器综合性能PGTP-Ⅱ试验台；b、环境条件：温度20.4℃，湿度50.2%RH；c、润滑方式：脂润滑；d、样品参数：额定输入转速2000r/min，额定转矩84N·m，减速比100，输出转速20r/min。图1谐波减速器检验现场图片2、检验过程-本试验以《机器人用谐波齿轮减速器》(征求意见稿)标准中第6章所述试验方法为指导进行。(1)空载试验按照GB/T35089-2018中7.1条款的规定，将LHSG-25-100-C-I型谐波减速器安装到试验台架上，将转速逐渐升到额定转速2000r/min，转速波动控制在±1r/min，在额定转速2000r/min，减速器正、反两向各运转30min。经检验，减速器未出现联结件松动、接合处漏油、气孔溢油和产生异常响声等现象，符合标准要求。(2)负载试验负载试验在空载试验后进行，将安装好的减速器在额定转速2000r/min下，按额定负载54N·m的再反向进行同样的操作。负载试验与传动效率、温升等试验同步进行。经检验，减速器未出现联结件松动、接合处漏油、气孔溢油和产生异常响声等现象，符合标准要求。(3)壳体允许最高温度环境温度为20.5℃，在额定负载情况下，减速器运行达到热平衡后(温度在30min内变化不太于1°C)，用经过计量检定的精度为±0.5℃的红外测温仪对减速器壳体进行检测，记录最高点。经检验，减速机壳体最高温度为47℃，小于规定的≤65℃，符合标准要求。(4)传动效率传动效率的测试过程是从0逐渐加至额定负载。减速器运行达到热平衡后，环境温度为20.5℃，壳体温度为47℃，在额定转速2000r/min下，加载至额定转矩84N·m,系统自动采集记录至少5组输入/输出转矩、输入/输出转速，然后得出转矩效率曲线。经检验，传动效率为82%，大于规定的≥80%，符合标准要求。(5)扭转刚度根据GB/T35089-2018中8.1的规定，将减速器输人端固定,给输出端逐渐加载至额定转矩84N.m后卸载,再反向逐渐加载至额定转矩84N.m后卸载，系统自动记录输出端对应的转矩、转角值,同时绘制出滞回曲线,如下图所示。-经检验，扭转刚度K1=5.02×104N.m/rad,K2=5.99×104N.m/rad,大于规定的K1≥3.10×104(N.m/rad)K2≥5.00×104(N.m/rad)，符合标准要求。(6)滞回和背隙依据GB/T40731-2021中8.2回差静态测试法进行，在输出端360°转角范围内均匀分布选择几个位置测试点。输出端正向加载至额定转矩84N.m,然后卸载只0，反向进行同样的操作，系统采集输出端的转矩和转角，然后生成滞回曲线。背隙测试应在滞回测试后进行。将输入端与壳体均固定，分别在输出端正、反向施加2%的额定转矩，当转矩归为0时，测量输出端扭转角变化的最大值。符合标准要求。-(7)传动误差依据GB/T35089—2018中8.3进行，从输人端驱动减速器，输出端施加空载或指定负载,待转速和载荷平稳后,在输出端运行一周范围内记录输人、输出端的实时转角值。正、反向分别测量，连续测量至少5次，测量结果取平均值。系统根据实时采样结果，以输出端角度为横坐标，以该角度对应的传动误差值为纵坐标，绘制传动误差曲线，如下图所示。曲线纵坐标最大值与最小值之差θ即为试验件的传动误差。经检验，传动误差：29.7arc.sed，小于规定传动误差≤30″，符合标准要求。(8)润滑与密封送检单位已经按照产品说明书的要求密封并加注符合要求的润滑油脂。经目测，性能试验过程中未出现油脂渗漏现象，符合标准要求。(9)超载超载试验在空载试验和负载试验后进行。将负载试验完毕的减速器不需卸载，在额定转速2000r/min下，30s内均匀加至4倍的额定负载即336N.m后运行2min。减速器能正常运转，试验后检查零件未有损坏；再启动时无滑齿现象；能正常运转，无异常的振动和噪声，符合标准要求。(10)外观经目测，减速器外观光滑，无毛刺、划伤、锈蚀和工艺缺陷；壳体和端盖表面的色泽一致，壳体与其他部位的接合处应平整，符合标准要求。(11)寿命经使用客户实际使用验证，自2021.08.01~2022.04.30一直不间断使用，寿命已达到14000h，大于CS与HS型减速器设计寿命应不低于10000h，符合标准要求。-3、检验结果分析产品上述各项试验结果，均高于《机器人用谐波齿轮减速器》(征求意见稿)标准中的技术要求。四、标准中涉及专利的情况本文件不涉及知识产权问题。五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况本文件项目属于通用机械产品系国家十大重点产业的主要配套设备。通过本文件的修订、实施，使国内产品批量化、系列化和通用化程度大提高。使机器人用谐波齿轮减速器产品的设计制造更加统一和科学合理，