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標題: 工業機器人的核心零部件：RV減速機的前世今生 [打印本頁]
作者: 寂靜天花板 時間: 2016-9-4 14:06
標題: 工業機器人的核心零部件：RV減速機的前世今生
機器人所有核心零部件中，減速機最為關鍵。工業機器人成本結構大致如下：本體22%、伺服系統25%、減速器38%、控制系統10%以及其他5%。簡單拆分國內6軸工業機器人成本(總成本25萬元)，可以看出減速器和伺服電機兩項成本接近13萬元，主要以進口為主。
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德國人勞倫茲·勃朗于1926年創造性地提出了一種少齒差行星傳動機構，它是用外擺線作為齒廓曲線的，這就是最早期的針擺行星傳動，由于兩個嚙合齒輪其中之一采用了針輪的形式，這種傳動也被稱做擺線針輪行星齒輪傳動。RV傳動一種全新的傳動方式，它是在傳統針擺行星傳動的基礎上發展出來的，不僅克服了一般針擺傳動的缺點，而且因為具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、壽命長、精度保持穩定、效率高、傳動平穩等一系列優點。
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1 T- |: P: t" Q* {1 S5 B& d輸入軸的旋轉從輸入齒輪傳遞到直齒輪，按齒數比進行減速。這是第一減速部。
" d2 |7 ?7 k; b, ~3 G+ P! n, k5 k 第2減速部…差動齒輪減速機構
1 v$ w0 F0 g/ ~7 p 直齒輪與曲柄軸相連接，變為第二減速部的輸入。在曲柄軸的偏心部分，通過滾動軸承安裝RV齒輪。另外，在外殼內側僅比RV齒輪數多一個的針齒，以同等的齒距排列。2 Z! P! i+ [& S' o$ ^
如果固定外殼轉動直齒輪，則RV齒輪由于曲柄軸的偏心運動也進行偏心運動。此時如果曲柄軸轉動一周，則RV齒輪就會沿與曲柄軸相反的方向轉動一個齒。這個轉動被輸出到第2減速部的軸。將軸固定時，外殼側成為輸出側。 g5 ~; y3 @" a# \3 `( O! W9 m
機器人第一關節到第四關節全部使用RV減速機，輕載機器人第五關節和第六關節有可能使用諧波減速機。重載機器人所有關節都需要使用RV減速機。平均而言，每臺機器人使用4.5臺RV減速器。2013年世界機器人銷量18萬臺，需使用減速機90萬臺。
Y W/ }' Q0 z' J/ q& W 工業機器人的動力源一般為交流伺服電機，因為由脈沖信號驅動，其伺服電機本身就可以實現調速，為什么工業機器人還需要減速器呢？工業機器人通常執行重復的動作，以完成相同的工序；為保證工業機器人在生產中能夠可靠地完成工序任務，并確保工藝質量，對工業機器人的定位精度和重復定位精度要求很高。因此，提高和確保工業機器人的精度就需要采用RV減速器或諧波減速器。精密減速器在工業機器人中的另一作用是傳遞更大的扭矩。當負載較大時，一味提高伺服電機的功率是很不劃算的，可以在適宜的速度范圍內通過減速器來提高輸出扭矩。此外，伺服電機在低頻運轉下容易發熱和出現低頻振動，對于長時間和周期性工作的工業機器人這都不利于確保其精確、可靠地運行。
精密減速器的存在使伺服電機在一個合適的速度下運轉，并精確地將轉速降到工業機器人各部位需要的速度，提高機械體剛性的同時輸出更大的力矩。與通用減速器相比，機器人關節減速器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、質量輕和易于控制等特點。& l$ e o6 s& q9 D) J3 S3 t
大量應用在關節型機器人上的減速器主要有兩類：RV減速器和諧波減速器。相比于諧波減速器，RV減速器具有更高的剛度和回轉精度。因此在關節型機器人中，一般將RV減速器放置在機座、大臂、肩部等重負載的位置；而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部；行星減速器一般用在直角坐標機器人上。
5 _* ^( {0 u: b/ S( k 同時，RV減速機較機器人中常用的諧波傳動具有高得多的疲勞強度、剛度和壽命，而且回差精度穩定，不像諧波傳動那樣隨著使用時間增長運動精度就會顯著降低，故世界上許多國家高精度機器人傳動多采用RV減速器，因此，該種RV減速器在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的發展趨勢。
6 x# |7 e( k, L& J. NRV減速機編年史：
, u+ n' [1 S& N: z+ D3 N7 ~1、1926年德國人勞倫茲·勃朗于創造性地提出RV減速機原理
2 b& g! `7 i3 H" J X 2、1931年勞倫茲·勃朗在德國慕尼黑創建了“賽古樂”股份有限公司，最先開始了擺線減速器的制造和銷售! y# p: o# E$ Q6 U/ m* g% R. b
3、1939年，日本住友公司和“賽古樂”公司簽定了技術合作協議，并生產銷售；* R5 g4 X z$ g% I0 V; w
4、1944年，日本帝人精機成立，這個未來的RV減速機霸主，在飛機制造、紡織機械、機床等多個行業碩果累累；! m% p J1 K" I2 A$ f$ h
5、1950年-1960年，擺線磨床的出現，解決了擺線齒形的精度不高的難題，使擺線傳動得到了進一步的發展。
5 A5 k5 y" O( Y) a" @; m 6、1956年，日本納博克公司發售全球第一個自動門，在市場上展露頭角。' \3 d' w; P& [3 @
7、1980年左右，日本帝人精機提出RV傳動理論，著手應用于機器人行業。0 k6 L; G5 f: V: m* z) E) u; `
8、1986年，日本帝人精機RV減速機正式大規模生產，取得成功；- i3 y9 C/ @3 E9 k3 D' Y" T
9、2003年，帝人精機和納博克合并組成Nabtesco(納博特斯克)公司，并取得快速發展，現在已成為RV減速機行業的領頭羊，占據了60%以上的市場，特別在中/重負荷機器人上，其RV減速機市場占有率高達90%。
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在RV減速機方面，我國從二十世紀五十年代起開始研究行星齒輪傳動裝置，六十年代從國外引進，盡管在理論和仿制方面取得了一些成果，但與日本的同類最新產品相比，我們研制的擺線針輪減速器從整體性能、使用壽命、傳動精度、承載能力到新產品的進一步開發升級都存在著相當多的不足之處。1 y7 g3 Z( C [& u# I! g
一臺精密減速器ABB、Kuka、安川等國際巨頭采購價為3萬元~5萬元，賣給我國企業約7萬元，普通企業約12萬元，我國企業采購精密減速機的成本比國際巨頭貴一倍還多。
1 g# r+ F. u: U0 ^0 k 據高工機器人產業研究所(GRII)數據統計，國內有353家機器人企業，其中研究減速器的只占到13家，研究RV減速器的只有5家。
2010年，南通振康焊接機電有限公司研制開發的可用于高端工業應用領域(機器人)傳動核心部件RV減速裝置以及系列交流伺服電機，投入批量生產，更獲得市場廣泛認可。2013年產量200多臺。
2014年7月20日，武漢市精華減速機制造有限公司總經理余運清透露，自主研發的一種精密減速機剛獲得檢驗通過，有望替代進口，降低工業機器人國產化成本。
+ i$ m; O, V& b# z" b5 j7 o 2014年7月，秦川發展發布公告稱，計劃投資1.94億元進行9萬套(一期)工業機器人關節減速器技術改造項目建設。此舉將國產機器人RV減速器的研發制造推進了人們的視野。3 n+ Y3 d! }% v+ A6 {
在上市公司中還有巨輪股份跟新松機器人都在進行RV減速器的研究，但目前尚未取得實質性的結果。
在經濟轉型升級和我國人口老齡化進程日益加快的情況下，機器人產業的發展迎來一個需求快速發展的階段。2013年中國市場共銷售工業機器人近3.7萬臺，約占全球銷量的1/5，總銷量超過了日本，位居全球第一。預計中國有望在2016年成為全球最大的機器人市場，保有量將超過15萬臺。Nabtesco都計劃投資近50億日元在中國新建工廠，自2016年起投產制造工業機器人用的核心零部件-RV減速機，計劃每年產量10萬臺，2020年達20萬臺。
這么大的市場需求，目前看與中國企業幾乎無緣，我們期待著中國企業能夠早日突破技術瓶頸，贏得市場。
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作者: 小人Mτ 時間: 2016-9-4 17:24
RV減速機，是說的渦輪蝸桿減速機？還是擺線針輪減速機？渦輪蝸桿減速機好像精度不是很好
作者: 小河HH 時間: 2016-9-4 18:41
RV減速機聽說國內也有專門做的，不知道精度是否如宣傳的那樣。
作者: 小河HH 時間: 2016-9-4 18:43
這么大的市場，這樣核心技術如果受制于人確實很不妥。
作者: cunzhang3000 時間: 2016-9-4 21:04
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