工業(yè)機(jī)器人的核心零部件：RV減速機(jī)的前世今生

寂靜天花板

機(jī)器人所有核心零部件中,，減速機(jī)最為關(guān)鍵,。工業(yè)機(jī)器人成本結(jié)構(gòu)大致如下：本體22%,、伺服系統(tǒng)25%,、減速器38%,、控制系統(tǒng)10%以及其他5%,。簡(jiǎn)單拆分國(guó)內(nèi)6軸工業(yè)機(jī)器人成本(總成本25萬(wàn)元)，可以看出減速器和伺服電機(jī)兩項(xiàng)成本接近13萬(wàn)元,，主要以進(jìn)口為主,。

: O- B% x, w, o. K0 j! k德國(guó)人勞倫茲·勃朗于1926年創(chuàng)造性地提出了一種少齒差行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，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(dòng)，由于兩個(gè)嚙合齒輪其中之一采用了針輪的形式,，這種傳動(dòng)也被稱做擺線針輪行星齒輪傳動(dòng),。RV傳動(dòng)一種全新的傳動(dòng)方式，它是在傳統(tǒng)針擺行星傳動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的,，不僅克服了一般針擺傳動(dòng)的缺點(diǎn),，而且因?yàn)榫哂畜w積小、重量輕,、傳動(dòng)比范圍大,、壽命長(zhǎng)、精度保持穩(wěn)定,、效率高,、傳動(dòng)平穩(wěn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。
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輸入軸的旋轉(zhuǎn)從輸入齒輪傳遞到直齒輪,，按齒數(shù)比進(jìn)行減速,。這是第一減速部。
7 I- V/ s+ E5 r1 S% z　　第2減速部…差動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)
! C/ U6 ~9 f& Z& g, r　　直齒輪與曲柄軸相連接,，變?yōu)榈诙�減速部的輸入,。在曲柄軸的偏心部分，通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝RV齒輪,。另外,，在外殼內(nèi)側(cè)僅比RV齒輪數(shù)多一個(gè)的針齒，以同等的齒距排列,。
　　如果固定外殼轉(zhuǎn)動(dòng)直齒輪,，則RV齒輪由于曲柄軸的偏心運(yùn)動(dòng)也進(jìn)行偏心運(yùn)動(dòng),。此時(shí)如果曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則RV齒輪就會(huì)沿與曲柄軸相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒,。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)被輸出到第2減速部的軸,。將軸固定時(shí)，外殼側(cè)成為輸出側(cè),。
機(jī)器人第一關(guān)節(jié)到第四關(guān)節(jié)全部使用RV減速機(jī),，輕載機(jī)器人第五關(guān)節(jié)和第六關(guān)節(jié)有可能使用諧波減速機(jī)。重載機(jī)器人所有關(guān)節(jié)都需要使用RV減速機(jī),。平均而言,，每臺(tái)機(jī)器人使用4.5臺(tái)RV減速器。2013年世界機(jī)器人銷量18萬(wàn)臺(tái),，需使用減速機(jī)90萬(wàn)臺(tái),。
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　　工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力源一般為交流伺服電機(jī)，因?yàn)橛擅}沖信號(hào)驅(qū)動(dòng),，其伺服電機(jī)本身就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速,，為什么工業(yè)機(jī)器人還需要減速器呢？工業(yè)機(jī)器人通常執(zhí)行重復(fù)的動(dòng)作,，以完成相同的工序,；為保證工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中能夠可靠地完成工序任務(wù)，并確保工藝質(zhì)量,，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定位精度和重復(fù)定位精度要求很高,。因此，提高和確保工業(yè)機(jī)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(yè)機(jī)器人中的另一作用是傳遞更大的扭矩,。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，一味提高伺服電機(jī)的功率是很不劃算的,，可以在適宜的速度范圍內(nèi)通過(guò)減速器來(lái)提高輸出扭矩,。此外，伺服電機(jī)在低頻運(yùn)轉(zhuǎn)下容易發(fā)熱和出現(xiàn)低頻振動(dòng),，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間和周期性工作的工業(yè)機(jī)器人這都不利于確保其精確,、可靠地運(yùn)行。

　　精密減速器的存在使伺服電機(jī)在一個(gè)合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn),，并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位需要的速度,，提高機(jī)械體剛性的同時(shí)輸出更大的力矩。與通用減速器相比,，機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動(dòng)鏈短,、體積小、功率大,、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn),。
1 ~" U9 ~: o3 L3 z7 m　　大量應(yīng)用在關(guān)節(jié)型機(jī)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(zhuǎn)精度,。因此在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中,，一般將RV減速器放置在機(jī)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角坐標(biāo)機(jī)器人上,。
; h1 D# D9 D5 }1 Q　　同時(shí)，RV減速機(jī)較機(jī)器人中常用的諧波傳動(dòng)具有高得多的疲勞強(qiáng)度,、剛度和壽命,，而且回差精度穩(wěn)定，不像諧波傳動(dòng)那樣隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)精度就會(huì)顯著降低,，故世界上許多國(guó)家高精度機(jī)器人傳動(dòng)多采用RV減速器,，因此，該種RV減速器在先進(jìn)機(jī)器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速器的發(fā)展趨勢(shì),。
. O- H3 G4 P* t0 G" @RV減速機(jī)編年史：
1,、1926年德國(guó)人勞倫茲·勃朗于創(chuàng)造性地提出RV減速機(jī)原理
　　2、1931年勞倫茲·勃朗在德國(guó)慕尼黑創(chuàng)建了“賽古樂(lè)”股份有限公司,，最先開(kāi)始了擺線減速器的制造和銷售
0 ~8 d& Y3 Y. ^, d1 w( K　　3、1939年,，日本住友公司和“賽古樂(lè)”公司簽定了技術(shù)合作協(xié)議,，并生產(chǎn)銷售；
. D5 S* W* T% [* j$ J5 t- b2 o$ a　　4,、1944年,，日本帝人精機(jī)成立，這個(gè)未來(lái)的RV減速機(jī)霸主,，在飛機(jī)制造,、紡織機(jī)械、機(jī)床等多個(gè)行業(yè)碩果累累,；
　　5,、1950年-1960年，擺線磨床的出現(xiàn),，解決了擺線齒形的精度不高的難題,，使擺線傳動(dòng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。
　　6,、1956年,，日本納博克公司發(fā)售全球第一個(gè)自動(dòng)門,，在市場(chǎng)上展露頭角。
　　7,、1980年左右,，日本帝人精機(jī)提出RV傳動(dòng)理論，著手應(yīng)用于機(jī)器人行業(yè),。
( A2 {9 G; b) C8 d( o& o　　8,、1986年，日本帝人精機(jī)RV減速機(jī)正式大規(guī)模生產(chǎn),，取得成功,；
2 G9 x1 A  ~) m% f% i　　9、2003年,，帝人精機(jī)和納博克合并組成Nabtesco(納博特斯克)公司,，并取得快速發(fā)展，現(xiàn)在已成為RV減速機(jī)行業(yè)的領(lǐng)頭羊,，占據(jù)了60%以上的市場(chǎng),，特別在中/重負(fù)荷機(jī)器人上，其RV減速機(jī)市場(chǎng)占有率高達(dá)90%,。

在RV減速機(jī)方面,，我國(guó)從二十世紀(jì)五十年代起開(kāi)始研究行星齒輪傳動(dòng)裝置，六十年代從國(guó)外引進(jìn),，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(chǎn)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(dòng)精度、承載能力到新產(chǎn)品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)升級(jí)都存在著相當(dāng)多的不足之處,。
* l* q6 X1 G% T6 `( Q/ q一臺(tái)精密減速器ABB,、Kuka、安川等國(guó)際巨頭采購(gòu)價(jià)為3萬(wàn)元~5萬(wàn)元,，賣給我國(guó)企業(yè)約7萬(wàn)元,，普通企業(yè)約12萬(wàn)元，我國(guó)企業(yè)采購(gòu)精密減速機(jī)的成本比國(guó)際巨頭貴一倍還多,。
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　　據(jù)高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所(GRII)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),，國(guó)內(nèi)有353家機(jī)器人企業(yè)，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(jī)電有限公司研制開(kāi)發(fā)的可用于高端工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域(機(jī)器人)傳動(dòng)核心部件RV減速裝置以及系列交流伺服電機(jī)，投入批量生產(chǎn),，更獲得市場(chǎng)廣泛認(rèn)可,。2013年產(chǎn)量200多臺(tái)。

　　2014年7月20日,，武漢市精華減速機(jī)制造有限公司總經(jīng)理余運(yùn)清透露,，自主研發(fā)的一種精密減速機(jī)剛獲得檢驗(yàn)通過(guò)，有望替代進(jìn)口,，降低工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化成本,。
  d* J9 w* N1 k% `' N: |　　2014年7月，秦川發(fā)展發(fā)布公告稱,，計(jì)劃投資1.94億元進(jìn)行9萬(wàn)套(一期)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器技術(shù)改造項(xiàng)目建設(shè),。此舉將國(guó)產(chǎn)機(jī)器人RV減速器的研發(fā)制造推進(jìn)了人們的視野。
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　　在上市公司中還有巨輪股份跟新松機(jī)器人都在進(jìn)行RV減速器的研究,，但目前尚未取得實(shí)質(zhì)性的結(jié)果,。

　　在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和我國(guó)人口老齡化進(jìn)程日益加快的情況下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迎來(lái)一個(gè)需求快速發(fā)展的階段,。2013年中國(guó)市場(chǎng)共銷售工業(yè)機(jī)器人近3.7萬(wàn)臺(tái),，約占全球銷量的1/5，總銷量超過(guò)了日本,，位居全球第一,。預(yù)計(jì)中國(guó)有望在2016年成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)，保有量將超過(guò)15萬(wàn)臺(tái),。Nabtesco都計(jì)劃投資近50億日元在中國(guó)新建工廠,，自2016年起投產(chǎn)制造工業(yè)機(jī)器人用的核心零部件-RV減速機(jī)，計(jì)劃每年產(chǎn)量10萬(wàn)臺(tái),，2020年達(dá)20萬(wàn)臺(tái),。

　　這么大的市場(chǎng)需求，目前看與中國(guó)企業(yè)幾乎無(wú)緣,，我們期待著中國(guó)企業(yè)能夠早日突破技術(shù)瓶頸，贏得市場(chǎng),。

小人Mτ

RV減速機(jī)，是說(shuō)的渦輪蝸桿減速機(jī),？還是擺線針輪減速機(jī),？渦輪蝸桿減速機(jī)好像精度不是很好

小河HH

RV減速機(jī)聽(tīng)說(shuō)國(guó)內(nèi)也有專門做的,，不知道精度是否如宣傳的那樣。

小河HH

這么大的市場(chǎng),，這樣核心技術(shù)如果受制于人確實(shí)很不妥,。

cunzhang3000

見(jiàn)怪不怪