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工業機器人RV減速機的機械原理

時間:2019年11月18日瀏覽:94次轉載:臺灣臺申電機TTS收藏分享:


當我們在無限憧憬工業機器人時代的時候,你可曾知道,工業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。

工業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(總成本25萬元),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。

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。

第1減速部…正齒輪減速機構

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減速機對工業機器人的重要性

工業機器人第一關節到第四關節全部使用RV減速機,輕載工業機器人第五關節和第六關節有可能使用諧波減速機。重載工業機器人所有關節都需要使用RV減速機。平均而言,每臺工業機器人使用4.5臺RV減速器。2013年世界工業機器人銷量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,工業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。

大量應用在關節型工業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。因此在關節型工業機器人中,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工業機器人上。

 

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