工業機器人的核心零西瑪電機部件:RV減速機的前世今生

時間：2019-12-06 12:00

　　當我們在無限憧憬機器人時代的時候，你可曾知道，機器人最關鍵的機械結構之一RV減速機，到今天，中國仍然不具備設計和制造能力。;十二五時期，國家;863計劃將其列入重點攻克的技術瓶頸。國內頂尖大學和科研機構幾年攻關也只有論文，沒有實物。

　　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，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。

　　今天小編就綜合各方資料，為大家講述下RV減速機。

　　一、RV減速機的機械原理

　　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。

　　以RV-E型減速機為例

　　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。

　　第2減速部…差動齒輪減速機構

　　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。

　　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。

　　二、RV減速機對機器人的重要性

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　三、RV減速機發展編年史

　　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、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

　　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;

　　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;

　　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。

　　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。

　　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。

　　8、1986年，日本帝人精機RV減速機正式大規模生產，取得成功;

　　9、2003年，帝人精機和納博克合并組成Nabtesco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%。

　　四、中國RV減速機行業發展現狀

　　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。

　　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。

　　據高工機器人產業研究所數據統計，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。

　　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。

　　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。