一、RV減速機的機械原理
德國人勞倫茲·勃(bó)朗(lǎng)於1926年創造性地提出了一種少齒(chǐ)差行星傳動機構,它是用外擺線作為齒(chǐ)廓曲線的,這就是最(zuì)早期的(de)針擺行星傳動,由(yóu)於兩個齧合齒輪其(qí)中(zhōng)之一采用了(le)針輪的形式(shì),這種傳動也被稱做擺線針輪行星齒輪傳(chuán)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(shàng)發展出來的,不僅克服了一(yī)般針擺傳動的缺點,而(ér)且因為具(jù)有體積小、重量輕、傳(chuán)動比範圍大、壽命長、精度保持穩定、效率高、傳動平穩(wěn)等一係列優點。
以RV-E型減速機為例
第1減速部…正齒輪減(jiǎn)速機構
輸入(rù)軸的旋轉從輸入齒輪傳遞到(dào)直齒輪,按齒(chǐ)數比進行減速。這是第一減(jiǎn)速部。
第2減速部…差動齒輪減速機(jī)構
直齒輪與曲柄軸相(xiàng)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(gè)的針齒,以同等的齒(chǐ)距排(pái)列。
如果固(gù)定外殼轉動直齒輪,則RV齒輪由於曲柄軸的偏(piān)心(xīn)運動也進行偏心運動。此時如果曲柄軸轉動(dòng)一周,則RV齒輪就會沿與曲柄軸相反的方(fāng)向轉動(dòng)一個齒。這個轉動被輸出到第2減(jiǎn)速部的軸。將軸固定時,外殼側成為輸出側。
二、RV減速機對機器人的重要性(xìng)
機器(qì)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(wǔ)關節和第(dì)六關節有可能使用諧波減速機(jī)。重載機(jī)器人所有關節都需(xū)要使用RV減速機。平均而言,每台機器人使用4.5台RV減速器(qì)。2013年世界機器(qì)人銷(xiāo)量18萬台,需使用減速(sù)機90萬台。
工業機器人的動力源一般為交流(liú)伺服電機,因為由脈(mò)衝信號驅動,其伺服電機本身就可以實現調速(sù),為什麽工業機(jī)器人還需要減速器呢?工業機器人通常執行(háng)重複的動作,以完成相同的工序;為(wéi)保證工業機器人在生產中能夠可靠地完成(chéng)工序任(rèn)務,並確(què)保工藝質量,對工業機器人(rén)的(de)定位精度和重複定(dìng)位精度要求(qiú)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(huò)諧波減速器。精密減(jiǎn)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(diàn)機(jī)的功率是很不劃算的(de),可以在適宜的速度範圍(wéi)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,對於(yú)長時(shí)間和周期性工作的(de)工業機器人(rén)這都不利於確(què)保其精確、可靠地運行。
精密減速器的存在使伺服電機(jī)在一個合適的速度下運轉,並精確地將轉速降到工業機器(qì)人各部位需要的速度,提高機械體剛性(xìng)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(liàng)輕和易於控製等特點。
大量(liàng)應(yīng)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。相比於諧波減速器,RV減速器具有更高(gāo)的剛度和回轉精(jīng)度。因此在關節型機器人中,一般(bān)將RV減速(sù)器放置在機座、大臂、肩部等重負(fù)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(zhí)角坐標(biāo)機器人上。
同時,RV減速機較機器人(rén)中常用的諧波傳動具有高得多的疲勞強度、剛(gāng)度和壽命(mìng),而且回差精度穩定,不像諧波傳動那樣隨著使用時(shí)間增(zēng)長運動精度就會顯著降低,故世界上許多國(guó)家高精度機器人傳動多采用RV減(jiǎn)速器,因此,該種RV減速器在先進機器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速器的發展趨勢。
三、RV減速機發展編年史
1、1926年 德國人勞倫茲·勃(bó)朗於創造性地提出RV減速機原理
2、1931年 勞倫茲·勃朗在(zài)德國慕尼黑創建了“賽古樂”股份有限公(gōng)司,最先開(kāi)始了擺線減速器的製造和銷售(shòu)
3、1939年(nián),日本住友公司(sī)和“賽古樂”公司簽(qiān)定了(le)技術合作協議,並生產銷售;
4、1944年,日本帝人精機成立,這個(gè)未來的RV減速機霸主,在(zài)飛(fēi)機製造、紡織(zhī)機械、機床等多個行業(yè)碩果累累;
5、1950年-1960年(nián),擺線磨床的出現,解決了擺線齒形的精度不(bú)高的難題,使擺線傳動得到了進一(yī)步的發展。
6、1956年(nián),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。
7、1980年左右,日本帝人精機提出RV傳動(dòng)理(lǐ)論,著手應用於機器人行業。
8、1986年,日本(běn)帝人精機RV減速機正式大規(guī)模生產,取得成功;
9、2003年,帝人精機和納博克合並組成(chéng)Nabtesco(納博特斯克)公司,並取得快速發展,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(qì)人上,其RV減速機市(shì)場占有率高達90%。
四、中國RV減速(sù)機行業發展現狀
從2015到2017年,RV減速機今(jīn)年預計能達到6W台,諧波減速機(jī)達到7-8W台。預計到2018年一定會有更大的增長,從上圖看來,中國機器人網記者(zhě)認為:國產減速(sù)機市場量並沒有某些激進媒體報道的那麽大,也不(bú)如某些消極的(de)媒體所說,國產(chǎn)減速機與國外產(chǎn)品相比沒有競(jìng)爭力。通過幾年的發展和努力(lì),到明年,國產和進口的RV和諧波減速機在中(zhōng)國市場上應(yīng)該可以各占50%左右。
在(zài)市場反(fǎn)饋上麵,振康的減速機(jī)已經(jīng)累計投(tóu)放(fàng)市場四年,沒有出現任何重大的性能問題,在產品的一致性方麵(miàn)達到甚至超過進口產品(pǐn);在壽命(mìng)方麵,目前市場上的產品(pǐn)最長使(shǐ)用無故障時間(jiān)接近四年,並且仍處在良好的運行狀態;在價格方麵差距逐漸縮小,進口減速機比振康減速機價格(gé)高(gāo)20%~30%,振康減速機比其它國產減速機品牌高約20%。
現(xiàn)在(zài)日本納博特斯克也在新建工廠,運用新技術來擴大產能。南(nán)通振康也在今年下半年著手建立減速機加工的無人化車間。就工藝和技(jì)術方麵,國內外都已經很成熟了,但(dàn)是(shì)在裝配這一部分還實現(xiàn)不了。包括日本目前所有減(jiǎn)速機的裝(zhuāng)配還是要(yào)依靠人工,這一塊難(nán)度非常大,也是目前所有減速機廠商希望攻克的一個(gè)難關。
據中國機器人網了解,2013年(nián)進口RV減速機價格至少(shǎo)在1萬以上,振康售價是5千(qiān),經過四年市場的變化,現在日本減速機價格在6千左右,當然這不是市場價格的最終結果。減速機的性價比隻有高到一定程度(dù)才能(néng)真正大批量服務於工業(yè),最終才能服務於(yú)民眾。南通振康技術部部長顧(gù)京君表(biǎo)示:他(tā)們今後的目(mù)標是在5千的價格(gé)基礎(chǔ)上還能打個對折,這樣(yàng)進口減速機才能(néng)退(tuì)出市場,甚至國產減速機才能出口(kǒu)。
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