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工业机器人机械原理RV减速机

发表时间: 2022-03-04 09:07:09

作者: 浙江塞纳德动力科技有限公司

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工业机器人机械原理RV减速机

工业机器人最关键的机械结构之一RV减速机,在“十二五”期间,国家“863”计划将其列为重点攻克的技术瓶颈。

在机器人的所有核心部件中,减速器是最关键的。

工业机器人的成本构成大致如下:机器人本体22%,伺服系统25%,减速器38%,控制系统10%,其他5%。简单拆分一下国产6轴工业机器人的成本(总成本25万),可以看到减速器和伺服电机的成本接近13万,主要是进口的。

今天工业机器人网就通过综合各方面的信息来告诉你RV减速机

一、RV减速机的力学原理

1926年,德国人洛伦茨·勃朗创造性地提出了一种以外摆线为齿廓曲线的少齿差行星传动机构,这是最早的针摆行星传动。由于两个啮合齿轮中有一个齿轮采用针轮形式,所以这种传动也被称为摆线针轮行星传动。

RV传动是在传统销摆行星传动的基础上发展起来的一种全新的传动方式。它不仅克服了一般销摆传动的缺点,而且具有体积小、重量轻、传动比范围大、使用寿命长、精度稳定、效率高、传动平稳等一系列优点。

第一减速部件…正齿轮减速机构

输入轴的旋转从输入齿轮传递到正齿轮,正齿轮根据齿数比减速。这是第一个减速段。

第二还原部分...差动齿轮减速机构

正齿轮与曲轴连接,并成为第二减速部分的输入。在曲轴的偏心部分,RV齿轮通过滚动轴承安装。此外,在外壳的内侧,仅比RV齿轮多一个针齿,它们以相同的节距排列。

如果固定外壳旋转正齿轮,由于曲轴的偏心运动,RV齿轮也偏心运动。此时,如果曲轴旋转一周,RV齿轮将向与曲轴相反的方向旋转一个齿。该旋转输出到第二减速单元的轴。当轴固定时,外壳侧成为输出侧。

二.RV减速机对工业机器人的重要性

RV减速机用于工业机器人的第一至第四关节,谐波减速器可用于轻型工业机器人的第五和第六关节。重型工业机器人的所有关节都需要使用RV减速机。平均每个工业机器人使用4.5 RV减速器。2013年全球工业机器人销量18万台,需要减速器90万台。

工业机器人的动力源是交流伺服电机,因为它是由脉冲信号驱动的,其伺服电机本身可以实现调速。工业机器人为什么需要减速器?工业机器人通常执行重复的动作来完成相同的过程;为了保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工艺任务,保证工艺质量,工业机器人的定位精度和重复定位精度都非常高。因此,需要RV减速器或谐波减速器来提高和保证工业机器人的精度。工业机器人中精密减速器的另一个作用是传递更大的扭矩。当负载较重时,盲目增加伺服电机的功率并不划算,在合适的速度范围内可以通过减速器增加输出扭矩。此外,伺服电机在低频运行下容易发热和低频振动,不利于保证长时间周期性工作的工业机器人准确可靠运行。

精密减速器的存在使伺服电机以合适的速度运行,将转速精确降低到工业机器人各部分所需的速度,提高了机械本体的刚性,输出更大的扭矩。与通用减速器相比,工业机器人关节减速器要求传动链短、体积小、功率大、重量轻、易于控制等特点。

关节式工业机器人广泛使用的减速器有两种:RV减速器和谐波减速器。与谐波减速器相比,RV减速器具有更高的刚度和旋转精度。因此,在关节式工业机器人中,RV减速器一般放置在底座、动臂、肩部等负载较重的位置。谐波减速器放置在前臂、手腕或手上;直角坐标的工业机器人一般采用行星减速器。

同时,RV减速机比工业机器人常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和使用寿命,并且侧隙精度稳定,不像谐波传动,随着使用时间的增加,运动精度会明显降低。因此,RV减速器在世界许多国家被广泛应用于高精度工业机器人驱动中。因此,这种RV减速器将在先进的工业机器人驱动中逐步取代谐波减速器。

三.RV减速机发展编年史

1.1926年,德国人洛伦茨·布兰克创造性地提出了RV减速机原理。

2.1931年,洛伦茨·勃朗在德国慕尼黑创立了赛古勒有限公司,第一次开始了摆线减速器的制造和销售。

3.1939年,日本住友商事株式会社与赛古乐株式会社签订技术合作协议,生产销售。

4.1944年,Tehito Seiki在日本成立。这款未来RV减速机霸王在飞机制造、纺织机械、机床等多个行业都取得了丰硕的成果。

5.1950-1960年,摆线磨床的出现解决了摆线齿廓精度低的问题,进一步发展了摆线传动。

6.1956年,日本Nabok公司发布了世界上第一台自动门,在市场上崭露头角。

7.1980年左右,日本Tehito Seiki提出了RV传动理论,并将其应用于工业机器人行业。

8.1986年,Tehito Seiki RV减速机日本正式大规模生产并取得成功。

9.2003年,帝人精机与Nabok合并成立Nabtesco公司,获得快速发展。现在已经成为RV减速机行业的龙头,占据60%以上的市场,尤其是中/重型工业机器人,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

RV减速机方面,我国从50年代开始研究行星齿轮传动,60年代从国外引进。虽然在理论和仿制方面取得了一些成果,但与日本最新的同类产品相比,我们研制的摆线针轮减速器在整体性能、使用寿命、传动精度、承载能力以及新产品的进一步开发和升级等方面还存在许多不足。

ABB、库卡、安川等国际巨头一台精密减速机的采购价格在3 ~ 5万元,中国企业7万元左右,普通企业12万元左右。中国企业采购一台精密减速机的成本是国际巨头的一倍以上。

据高技术工业机器人产业研究所(GRII)统计,中国有353家工业机器人企业,其中只有13家在研究减速器,只有5家在研究RV减速器。

2010年,南通振康焊接机电有限公司开发出可用于高端工业应用(工业机器人)的RV减速机和系列交流伺服电机,并投入量产,得到市场的广泛认可。2013年产量200多台。

2014年7月20日,武汉精华减速机制造有限公司总经理余云清透露,一款自主研发的精密减速机刚刚通过检验,有望替代进口,降低工业机器人的国产化成本。

2014年7月,秦川发展发布公告称,拟投资1.94亿元建设9万台(一期)工业机器人关节减速器技改项目。此举将国产工业机器人RV减速器的研发制造推进到了人们的视野。

上市公司中,巨轮和宋新工业机器人都在做RV减速器的研究,但至今没有实质性的成果。

随着经济转型升级和中国人口老龄化进程加快,工业机器人产业发展正处于需求快速发展阶段。2013年,中国市场销售了近3.7万台工业机器人,约占全球销量的1/5。总销量超过日本,居世界第一。预计2016年中国将成为全球最大的工业机器人市场,超过15万台。Nabtesco计划投资近50亿日元在中国建设新工厂。自2016年起,将开始生产工业机器人的核心部件RV减速机。计划年产量10万台,2020年达到20万台。

目前中国企业几乎没有机会有这么大的市场需求。我们期待中国企业尽快突破技术瓶颈,赢得市场。

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