工业机器人的核心零西玛电机部件:RV减速机的前世今生

时间：2019-12-06 12:00

　　当我们在无限憧憬机器人时代的时候，你可曾知道，机器人最关键的机械结构之一RV减速机，到今天，中国仍然不具备设计和制造能力。;十二五时期，国家;863计划将其列入重点攻克的技术瓶颈。国内顶尖大学和科研机构几年攻关也只有论文，没有实物。

　　机器人所有核心零部件中，减速机最为关键。

　　工业机器人成本结构大致如下：本体22%、伺服系统25%、减速器38%、控制系统10%以及其他5%。简单拆分国内6轴工业机器人成本，可以看出减速器和伺服电机两项成本接近13万元，主要以进口为主。

　　今天小编就综合各方资料，为大家讲述下RV减速机。

　　一、RV减速机的机械原理

　　德国人劳伦兹勃朗于1926年创造性地提出了一种少齿差行星传动机构，它是用外摆线作为齿廓曲线的，这就是最早期的针摆行星传动，由于两个啮合齿轮其中之一采用了针轮的形式，这种传动也被称做摆线针轮行星齿轮传动。

　　RV传动一种全新的传动方式，它是在传统针摆行星传动的基础上发展出来的，不仅克服了一般针摆传动的缺点，而且因为具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点。

　　以RV-E型减速机为例

　　输入轴的旋转从输入齿轮传递到直齿轮，按齿数比进行减速。这是第一减速部。

　　第2减速部…差动齿轮减速机构

　　直齿轮与曲柄轴相连接，变为第二减速部的输入。在曲柄轴的偏心部分，通过滚动轴承安装RV齿轮。另外，在外壳内侧仅比RV齿轮数多一个的针齿，以同等的齿距排列。

　　如果固定外壳转动直齿轮，则RV齿轮由于曲柄轴的偏心运动也进行偏心运动。此时如果曲柄轴转动一周，则RV齿轮就会沿与曲柄轴相反的方向转动一个齿。这个转动被输出到第2减速部的轴。将轴固定时，外壳侧成为输出侧。

　　二、RV减速机对机器人的重要性

　　机器人第一关节到第四关节全部使用RV减速机，轻载机器人第五关节和第六关节有可能使用谐波减速机。重载机器人所有关节都需要使用RV减速机。平均而言，每台机器人使用4.5台RV减速器。2013年世界机器人销量18万台，需使用减速机90万台。

　　工业机器人的动力源一般为交流伺服电机，因为由脉冲信号驱动，其伺服电机本身就可以实现调速，为什么工业机器人还需要减速器呢?工业机器人通常执行重复的动作，以完成相同的工序;为保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务，并确保工艺质量，对工业机器人的定位精度和重复定位精度要求很高。因此，提高和确保工业机器人的精度就需要采用RV减速器或谐波减速器。精密减速器在工业机器人中的另一作用是传递更大的扭矩。当负载较大时，一味提高伺服电机的功率是很不划算的，可以在适宜的速度范围内通过减速器来提高输出扭矩。此外，伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动，对于长时间和周期性工作的工业机器人这都不利于确保其精确、可靠地运行。

　　精密减速器的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。与通用减速器相比，机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。

　　大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类：RV减速器和谐波减速器。相比于谐波减速器，RV减速器具有更高的刚度和回转精度。因此在关节型机器人中，一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置;而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部;行星减速器一般用在直角坐标机器人上。

　　同时，RV减速机较机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显着降低，故世界上许多国家高精度机器人传动多采用RV减速器，因此，该种RV减速器在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。

　　三、RV减速机发展编年史

　　1、1926年德国人劳伦兹勃朗于创造性地提出RV减速机原理

　　2、1931年劳伦兹勃朗在德国慕尼黑创建了;赛古乐股份有限公司，最先开始了摆线减速器的制造和销售

　　3、1939年，日本住友公司和;赛古乐公司签定了技术合作协议，并生产销售;

　　4、1944年，日本帝人精机成立，这个未来的RV减速机霸主，在飞机制造、纺织机械、机床等多个行业硕果累累;

　　5、1950年-1960年，摆线磨床的出现，解决了摆线齿形的精度不高的难题，使摆线传动得到了进一步的发展。

　　6、1956年，日本纳博克公司发售全球第一个自动门，在市场上展露头角。

　　7、1980年左右，日本帝人精机提出RV传动理论，着手应用于机器人行业。

　　8、1986年，日本帝人精机RV减速机正式大规模生产，取得成功;

　　9、2003年，帝人精机和纳博克合并组成Nabtesco公司，并取得快速发展，现在已成为RV减速机行业的领头羊，占据了60%以上的市场，特别在中/重负荷机器人上，其RV减速机市场占有率高达90%。

　　四、中国RV减速机行业发展现状

　　在RV减速机方面，我国从二十世纪五十年代起开始研究行星齿轮传动装置，六十年代从国外引进，尽管在理论和仿制方面取得了一些成果，但与日本的同类最新产品相比，我们研制的摆线针轮减速器从整体性能、使用寿命、传动精度、承载能力到新产品的进一步开发升级都存在着相当多的不足之处。

　　一台精密减速器ABB、Kuka、安川等国际巨头采购价为3万元~5万元，卖给我国企业约7万元，普通企业约12万元，我国企业采购精密减速机的成本比国际巨头贵一倍还多。

　　据高工机器人产业研究所数据统计，国内有353家机器人企业，其中研究减速器的只占到13家，研究RV减速器的只有5家。

　　2010年，南通振康焊接机电有限公司研制开发的可用于高端工业应用领域传动核心部件RV减速装置以及系列交流伺服电机，投入批量生产，更获得市场广泛认可。2013年产量200多台。

　　2014年7月20日，武汉市精华减速机制造有限公司总经理余运清透露，自主研发的一种精密减速机刚获得检验通过，有望替代进口，降低工业机器人国产化成本。

　　2014年7月，秦川发展发布公告称，计划投资1.94亿元进行9万套工业机器人关节减速器技术改造项目建设。此举将国产机器人RV减速器的研发制造推进了人们的视野。

　　在上市公司中还有巨轮股份跟新松机器人都在进行RV减速器的研究，但目前尚未取得实质性的结果。

　　在经济转型升级和我国人口老龄化进程日益加快的情况下，机器人产业的发展迎来一个需求快速发展的阶段。2013年中国市场共销售工业机器人近 3.7万台，约占全球销量的1/5，总销量超过了日本，位居全球第一。预计中国有望在2016年成为全球最大的机器人市场，保有量将超过15万台。 Nabtesco都计划投资近50亿日元在中国新建工厂，自2016年起投产制造工业机器人用的核心零部件-RV减速机，计划每年产量10万台，2020 年达20万台。

　　这么大的市场需求，目前看与中国企业几乎无缘，我们期待着中国企业能够早日突破技术瓶颈，赢得市场。