德國人勞倫茲伯朗于1926年創(chuàng )造性的提出了一種少齒差行星傳動(dòng)機構,它是用外擺線(xiàn)作為齒廓曲線(xiàn)的,這就是早期的針輪擺線(xiàn)行星傳動(dòng)。由于兩個(gè)嚙合齒輪,其中一個(gè)采用了針輪的形式。這種傳動(dòng)也被稱(chēng)為擺線(xiàn)針輪行星齒輪傳動(dòng)。
RV傳動(dòng)是一種新興的傳動(dòng)方式,他是在傳統針板行星傳動(dòng)的基礎上發(fā)展出來(lái)的,不僅克服了一般針擺傳動(dòng)的缺點(diǎn),而且因為具有體積小,重量輕,傳動(dòng)比范圍大,壽命長(cháng)效率高,傳動(dòng)平穩等一系列優(yōu)點(diǎn)。是機器人為關(guān)鍵的機械結構之一。
國家863計劃將其列入重點(diǎn)攻克的技術(shù)瓶頸,機器人所有核心零部件中,減速機為關(guān)鍵。減速機在工業(yè)機器人總體成本的38%,減速機和伺服電機占50%的成本,主要以進(jìn)口為主。 RV減速機有兩級減速,前級有一個(gè)行星齒輪減速機,此減速機構輸入軸為12齒,帶動(dòng)兩個(gè)42齒的大齒輪傳動(dòng)減速比為3.5,二級減速為差動(dòng)齒輪減速機構。大齒輪帶動(dòng)凸輪曲軸轉動(dòng)輸入軸轉動(dòng)3.5圈,曲軸轉動(dòng)一圈。曲軸的偏心部分安裝滾針軸承,通過(guò)滾針軸承裝入第1個(gè)RV齒輪。RV齒輪在兩個(gè)凸輪的帶動(dòng)下做圓周擺動(dòng),然后裝入第2個(gè)RV齒輪,兩個(gè)RV齒輪做交錯的圓周擺動(dòng)。
圓錐滾子軸承、墊片、圓錐滾子軸承、針齒外殼齒數為40,RV齒輪齒數為39。在外殼內側僅比RV齒輪數多一個(gè)針齒。曲軸轉一圈,針齒外殼旋轉一個(gè)齒,所以二級針動(dòng)齒輪減速機構減速比為40比,一級3.5比,二級40比,比數相乘得出此減速機減速比為140。
角接觸軸承、行星支架、軸承卡簧。 RV減速機是由擺線(xiàn)針輪和行星支架組成。其體積小,抗沖擊力強,扭矩大定位精確,定位精度高,振動(dòng)小,減速比大等諸多優(yōu)點(diǎn),被廣泛應用于工業(yè)機器人關(guān)節,機床傳動(dòng),醫療檢測設備,衛星接收系統等領(lǐng)域。
他較機器人中常用的諧波傳動(dòng)具有高的多的疲勞強度,剛性剛度和壽命,而且回程精度穩定,不像諧坡傳動(dòng)那樣隨著(zhù)使用時(shí)間增長(cháng),運動(dòng)精度就會(huì )顯著(zhù)降低。故世界上許多國家高精度的機器人傳動(dòng)都采用RV減速機,因此這種LV減速機在先進(jìn)機器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速機的發(fā)展趨勢。
RV減速機是機器人最關(guān)鍵的機械結構之一。目前我國RV減速機主要以進(jìn)口為主,RV減速器具有結構緊湊,傳動(dòng)比大,振動(dòng)小,噪音低,能耗低等優(yōu)點(diǎn),RV減速機有一個(gè)行星齒輪減速機的前級和一個(gè)擺線(xiàn)針輪減速機的后級組成。伺服電機的旋轉是從輸入齒輪向直齒輪傳動(dòng),輸入齒輪和直齒輪的齒數比為一級減速比,曲柄軸直連接在直齒輪上與直齒輪的旋轉數一樣,曲柄軸的偏心軸中通過(guò)滾針軸承,安裝了兩個(gè)RV齒輪隨著(zhù)曲柄軸的旋轉,也跟著(zhù)做偏心運動(dòng),一方面在殼體內側的針齒槽里,比RV齒輪的齒數多一個(gè)針齒槽等距排列。曲柄軸旋轉一次RV齒輪與針齒槽接觸的同時(shí)做一次偏心運動(dòng),在此結果上RV齒輪顏色與曲柄軸軸的旋轉方向相反的方向旋轉一個(gè)齒輪距離,這個(gè)轉動(dòng)被輸出到第二減速比的軸將軸固定時(shí),外殼側成為輸出側,曲柄軸的旋轉數是根據針齒槽的數量來(lái)區分的,總減速比是第1級減速的減速比和第二減速的減速比的乘積。
RV減速機由行星輪系和擺線(xiàn)針輪兩級減速組成,RV齒輪比銷(xiāo)少一個(gè)齒,曲柄軸旋轉一圈,RV齒輪旋轉一個(gè)齒距。 由正齒輪和擺線(xiàn)針輪兩級減速組成。第一減速部與第二減速部相加得到的減速比i因使用方法而異,可以根據下列公式所示的速比值算出軸轉動(dòng)的情況.
RV減速機有6種安裝方式:
1.外殼固定軸輸出情況
2.軸固定外殼輸出的情況
3.輸入齒輪固定軸輸出情況
4.外殼固定輸入齒輪的情況
5.軸固定輸入齒輪輸入的情況
6.輸入齒輪固定外殼輸出的情況
3個(gè)行星齒輪,同輸入齒輪驅動(dòng),行星齒輪帶動(dòng)曲柄軸旋轉,曲柄帶動(dòng)RV齒輪朝相反方向旋轉。
下面看一下內部結構圖,RV減速機由2級減速組成,一個(gè)是輸入齒輪和行星輪減速,另外一個(gè)就是擺線(xiàn)針輪減速。
1,RV減速器的特點(diǎn)。
2,RV減速器的結構。
3,RV減速器的傳動(dòng)原理
4,RV減速機傳動(dòng)過(guò)程剖析。
RV減速機是在擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)的基礎上發(fā)展起來(lái)的一種新型傳動(dòng)。RV傳動(dòng)系統具有體積小,重量輕、傳動(dòng)比范圍大,傳動(dòng)效率高等一系列優(yōu)點(diǎn),比單純的擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)系統具有更小的體積和更大的過(guò)載能力,且輸出軸剛度大,因此在國內外受到廣泛的重視。在機器人的傳動(dòng)系統中,已在很大程度上用RV傳動(dòng)取代單純的擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)。
1RV減速機的特點(diǎn)。
一傳動(dòng)比范圍大,傳動(dòng)效率高;
二,扭轉剛度大,遠大于一般擺線(xiàn)針輪行星減速機的輸出機構
三,在額定轉距下,彈性回差;
四,傳遞同樣轉矩與功率時(shí),RV減速機較其他減速機的體積更小。
RV減速機的結構:
RV減速機由油封、軸、針齒、主軸承、RV齒輪、油封、螺栓法蘭、輸入花鍵軸組件、曲軸、電動(dòng)機法蘭、中間法蘭、外殼、正齒輪、輸出軸法蘭、輸入齒輪所組成。
RV減速機的結構。
1,輸入齒輪軸:輸入齒輪軸用來(lái)傳遞輸入功率,且與漸開(kāi)線(xiàn)行星輪互相嚙合。
2,行星輪(正齒輪):它與曲軸固聯(lián),兩個(gè)或三個(gè)行星輪均勻分布在一個(gè)圓周上,起功率分流作用,即將輸入功率分成幾路傳遞給擺線(xiàn)針輪機構。
3,曲柄軸:曲柄軸是擺線(xiàn)輪的旋轉軸
4,擺線(xiàn)輪:為了實(shí)現徑向力的平衡,一般采用兩個(gè)完全相同的擺線(xiàn)針輪。
5,針齒:針齒與機架固聯(lián)在一起為針輪殼體。
6,剛性盤(pán):剛性盤(pán)是動(dòng)力傳動(dòng)機構。
7,輸出盤(pán):輸出盤(pán)是RV減速機與外界從動(dòng)機相連接的構件,輸出盤(pán)和剛性盤(pán)轉接成為一個(gè)整體,輸出運動(dòng)或動(dòng)力。
三,RV減速機的傳動(dòng)原理
它由漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪行星減速機和擺針輪行星減速機兩部分組成。
該結構簡(jiǎn)圖包括兩個(gè)簡(jiǎn)單行星機構。
X1和X2。輸出件A為中心輪1,輸出件B為輸出盤(pán)6,且W6=W4.
支承件E為針輪7,漸開(kāi)線(xiàn)行星2與轉臂(曲柄軸)3均為輔助件d
四,RV減速機的傳動(dòng)過(guò)程剖析
第一級減速的形成執行電機的旋轉運動(dòng)由齒輪軸傳遞給兩個(gè)漸開(kāi)線(xiàn)行星輪,進(jìn)行第一線(xiàn)減速。
第二線(xiàn)減速的形成
行星輪的旋轉通過(guò)曲柄軸帶動(dòng)相距180度的擺線(xiàn)輪,從而生成擺線(xiàn)輪的公轉,同時(shí)由于擺線(xiàn)輪的公轉過(guò)程中,受到固定于針齒殼上的針齒的作用力而形成與擺線(xiàn)輪工作的方向相反的力矩,也造成了擺線(xiàn)輪的自轉運動(dòng),這樣完成了第二級減速。
運動(dòng)的輸出通過(guò)兩個(gè)曲柄軸使擺線(xiàn)輪與剛性盤(pán)構成平行四邊形的等角速度輸出機構,將擺線(xiàn)輪的轉動(dòng)等速傳遞給剛性盤(pán)及輸出盤(pán)。
Rv減速機可以說(shuō)是高精度機器人的關(guān)節,離開(kāi)RV減速器的存在,機器人它是要分崩離析,簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)Rv減速機就是一種常用的傳動(dòng)裝置,具有噪音低,能耗小,結構緊湊的特點(diǎn),一臺工業(yè)機器人至少需要4臺RV減速機才能夠正常使用,而在RV減速機上的成本占比占到了工業(yè)機器人成本的40%,在這一領(lǐng)域日本人是當之無(wú)愧的龍頭老大,特別是伯納特斯克死死的把持相關(guān)的技術(shù),每年可以制造百萬(wàn)臺的RV減速機占據了全球60%的市場(chǎng),整整30年的時(shí)間中國難以突破,日本人便憑借著(zhù)技術(shù)大肆斂財,一個(gè)RV減速機日本拿高出兩倍的價(jià)格賣(mài)給我們,而我們還不得不買(mǎi),為什么呢?因為我們沒(méi)有技術(shù)啊,沒(méi)有技術(shù)就要受制于人就要被壓榨,而且我們要從博納特斯克拿貨,人家還不馬上給你,我們還得等3~6個(gè)月的時(shí)間,美其名曰供貨期,而這一切隨著(zhù)一個(gè)人的出現徹底改寫(xiě)。
他就是張躍明教授,整整4年的奮斗,鑄就了我國RV減速器的輝煌,RV減速器的制造需要至少10年的理論研究以及相關(guān)經(jīng)驗,更是涉及方方面面的要求。隱身于日本的博納特斯克,隨著(zhù)中國減速器的誕生,日本徹底傻眼,我們中國更加先進(jìn)的RV減速器開(kāi)始批量化生產(chǎn),以燎原之勢橫掃市場(chǎng),現在我們的RV減速器已經(jīng)與日本公司展開(kāi)了錯位競爭,在不久的將來(lái)也將打入包括庫卡在內的機器人四大公司,日本在這一領(lǐng)域再也無(wú)法遏制我國,但有趣的地方來(lái)了,日本企業(yè)在這方面還要依靠我國生存,我們購買(mǎi)他們的東西了,日本企業(yè)勢必要受到極大影響,所以逼得他們只能降價(jià)30%,但便是如此咱們也不買(mǎi)賬。
中國的產(chǎn)品在世界上越來(lái)越暢銷(xiāo),惡意打壓我國的日本怎么也不會(huì )想到有這一天日本這個(gè)民族仿佛天生喜歡欺軟怕硬,在唐朝強大的時(shí)候,他們舔著(zhù)臉來(lái)派出遣唐使通通學(xué)習中國的東西,中國不讓帶了就偷偷帶。在中國落后的時(shí)候又來(lái)侵略中國,新中國成立之后更是對中國抱有仇恨,不管是在機床領(lǐng)域還是在減速器領(lǐng)域處處針對我國,一看中國掌握了相關(guān)技術(shù),又馬上降價(jià)對中國示好,在這里我不由得想到現在在國內還存在這么一種群體,那就是日本的一切在他們看來(lái)都是好的,我們中國的一切在他們看來(lái)都是不好的,日本的和服,日本的影視,甚至是日本刀,日本武士刀,都是他們追捧的對象,暫且不論家國仇恨,他們忘了日本是怎么看咱們中國的技術(shù)了嗎?怎么壓榨中國企業(yè)的嗎?況且日本的和服是中國塘中的演變,日本對我國的影音更是篡改歷史,搞文化滲透,所以與其想著(zhù)吹捧日本,不如好好想想怎么為自己國家的科工建設,社會(huì )建設多做點(diǎn)貢獻,畢竟單位。一起來(lái)算只有祖國不會(huì )拋棄,我們就從日本企業(yè)針對我國的這一點(diǎn),我們就該自立自強自信不斷,研發(fā)出屬于我們自己的技術(shù),身為中華兒女,我們自當聽(tīng)取民族的脊梁,國家的未來(lái)還需要我們去支撐.
RV減速機測試臺可測項目
效率、傳動(dòng)誤差、剛度、背隙
空程、啟動(dòng)扭矩、空載、溫升等
規格型號:
K2-RVZHCS-100 ( 100N. m)
K2-RVZHCS-200 (200N. m)
K2-RVZHCS-500 (500N. m)
K2-RVZHCS-1000 (1000N.m)
K2-RVZHCS-2000 (2000N. m)
K2-RVZHCS-5000 (5000N.m)
K2-RVZHCS-10000 (10000N.m)
電氣配置:(可選)
伺服系統:ABB、安川、匯川
角度編碼器:海德漢、雷尼紹
轉矩轉速傳感器: HBM、KSTER、蘭菱科技
提供第三方校準報告(可選)
工控機:臺灣研華610L/710/8G/1T/17/DvD
采集卡:美國NI、臺灣研華
運動(dòng)卡:臺灣研華
機械配重:
直線(xiàn)異軌:臺灣銀泰、上銀
滾珠絲杠:臺灣銀泰、上銀
安裝平臺:HT200,二次回火去應力,導軌精磨
防護罩:滑動(dòng)導透明封閉式
機械精度:同心度≤0.03mm
測量精度:
角度:±2角秒
轉矩:±0.1%FS(大量程)士0.2%FS(小量程)
轉速:±0.1%FS
溫度:±0.3℃
重復性:≤±1%
軟件功能:可以顯示轉矩、轉速、功率、速比、角度、振動(dòng)、溫度等參數及曲線(xiàn),可以打印報表,存儲數據,條碼管理。(可接受定制)
江蘇蘭菱機電科技有限公司位于江蘇省南通市海安市,是國家高新技術(shù)企業(yè),省級研發(fā)中心,中國計量大學(xué)合作單位,江蘇大學(xué)研究生實(shí)訓基地。
江蘇蘭菱機電科技有限公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)轉矩轉速傳感器、減速機、電機測試平臺,擁有自己的轉矩轉速傳感器檢測中心,設計中心,精密加工車(chē)間,和經(jīng)驗豐富的裝配及調試人員。
RV減速機測試臺典型使用客戶(hù)有:珠海格力、浙江雙環(huán)、安徽聚隆、廣州海樂(lè )、海門(mén)振康、深圳先進(jìn)、蕪湖賽寶、中南大學(xué)、華南理工、武漢庫曼、江蘇集萃等等。
伺服電機為什么會(huì )這么精確?
伺服電機和步進(jìn)電機一樣,都是運用脈沖來(lái)進(jìn)行定位,每接收到一個(gè)脈沖則旋轉一個(gè)固定的角度,伺服電機的精確主要取決于它后端的旋轉編碼器,就像17位編碼器的,伺服電機接收到一個(gè)脈沖,僅僅能移動(dòng)0.0027度。接收到131,072個(gè)脈沖信號才能旋轉一圈,所以伺服電機的精度是其他電機無(wú)法比擬的,更何況伺服電機有著(zhù)非常精確的反饋系統,用來(lái)防止脈沖信號的錯誤,這就是自動(dòng)化世界的未來(lái)。
RV減速機是一種動(dòng)力傳達機構,利用齒輪的速度轉換器,將馬達的回轉數減速到所要的回轉數,并得到較大轉矩的機構。是原動(dòng)機和工作機之間的獨立的閉式傳動(dòng)裝置,用來(lái)降低轉速和增大轉矩,以滿(mǎn)足工作需要,在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速,稱(chēng)為增速器。RV減速機在原動(dòng)機和工作機或執行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用,減速機是一種相對精密的機械,使用它的目的是降低轉速,增加轉矩。按照傳動(dòng)級數不同可分為單級和多級減速機;按照齒廠(chǎng)輪形狀可分為圓柱齒輪減速機、圓錐齒輪減速機和圓錐-圓柱齒引輪減速機;按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開(kāi)式、分流式和同進(jìn)軸式減速機。
國產(chǎn)RV減速器的天花板,RV減速機是工業(yè)機器人領(lǐng)域的隱形工程,別看它其貌不揚,但每一個(gè)齒型每一個(gè)孔位都有極其嚴格的精度要求,正是由于這種高精度要求讓這一領(lǐng)域被國外卡脖子近30年。
全球機器人減速器市場(chǎng)一直呈現高度集中狀態(tài),全世界范圍內的工業(yè)機器人,80%的關(guān)節減速機都是采用日本的RV減速機,在這80%的公司里面又超過(guò)了80%,全部是用的同一家的日本的減速機,他不僅壟斷了中國,也壟斷了全世界。
面對如此困境,國產(chǎn)企業(yè)又該如何破局?
在武漢精華減速機有限公司的倉庫里,一排直徑1.1米高1.3米的黑大個(gè)正在通電測試運行,他裝在一根長(cháng)達11米的機械臂上,在核聚變反應堆里維護人造太陽(yáng)能的運行,當日由武漢清華研發(fā)制造的三臺45萬(wàn)牛米擺線(xiàn)齒輪減速機正式交付給中國科學(xué)院合肥物質(zhì)研究院,將應用在國際熱核聚變實(shí)驗堆裝置中,這臺RV減速機設計用途是國際熱核聚變實(shí)驗堆里多功能機械臂的關(guān)節,是目前世界上首臺極高精度大減速比和超大扭矩一體的最大載重RV減速機,標志著(zhù)我國在RV減速機領(lǐng)域取得了重大突破。
武漢金華位于黃陂區祁家灣街,從起步開(kāi)始就在做減速機產(chǎn)品,憑借著(zhù)為礦山、化工和舞臺三類(lèi)機械設備供應普通減速機,一步步成長(cháng)為行業(yè)龍頭。從2012年起武漢金華開(kāi)始研發(fā)RV減速機,經(jīng)過(guò)兩年多風(fēng)公關(guān),2014年成功研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權的RV減速機,經(jīng)過(guò)近10年的埋頭苦干,武漢精華研發(fā)的RV減速機已發(fā)展到6個(gè)系列均處于國際國內。
公司2017年研制出世界上已知最小的RV,減速機自重僅為0.37公斤。承載重量為45牛頓米,運行精度可達一根頭發(fā)絲的1/20,應用在高端醫療機器人身上,此前全球最大的擺線(xiàn)齒輪減速機載重量是25噸,這臺的載重量可達45噸,刷新了世界紀錄。公司更是被被評為國家級專(zhuān)精特新小巨人企業(yè),RV減速機是工業(yè)機器人的核心部件,相當于人體的肩、肘、膝等重要受力和精確運轉的關(guān)系,其核心技術(shù)過(guò)去一直被國外。從上世紀80年代成功生產(chǎn)出第1臺渦輪減速機開(kāi)始,武漢精華已在行業(yè)深耕30余年,2011年武漢金華開(kāi)始研發(fā)高RV。減速機公司創(chuàng )始人余運清帶領(lǐng)公司10多位技術(shù)人員挑戰RV減速機,報廢的試驗品達上萬(wàn)件,裝了整整一卡車(chē),在堅持不懈的努力,2014年公司成功自主研發(fā)出RV減速機,被省科技廳鑒定為整體技術(shù)達到國際先進(jìn)水平。
2015年3月RV減速器正式量產(chǎn)并投放市場(chǎng),做減速機就是在打鐵,經(jīng)歷和時(shí)間需要傾注在產(chǎn)品的千錘百煉和迭代創(chuàng )新,國產(chǎn)RV減速機的崛起并不容易,誰(shuí)也沒(méi)有想到零起步的國產(chǎn)RV減速機能迅速達到國際水平,眼下武漢金華的常規工業(yè)機器人RV減速機產(chǎn)品實(shí)現與國際水平并好,自主研發(fā)的大型RV減速機產(chǎn)品實(shí)現領(lǐng)航。
作為工業(yè)機器人發(fā)展的關(guān)鍵零部件,是機器人產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化中難啃的骨頭,近年來(lái)隨著(zhù)機器人行業(yè)景氣度恢復行業(yè)景氣度恢復,國內減速機企業(yè)不斷定點(diǎn)突破,RV減速機國產(chǎn)化率處于加速提升狀態(tài),工業(yè)機器人是RV減速機的主戰場(chǎng),為加快制造強國建設步伐,推動(dòng)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,我國政府及相關(guān)部門(mén)出臺了一系列政策,鼓勵工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,在智能機器人技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域十四五規劃綱要提出要突破先進(jìn)控制器,高精度服驅動(dòng)系統,高性能減速器等智能機器人關(guān)鍵技術(shù)。
實(shí)施方案提出到2025年要提升制造業(yè)機器人,密度突破100種以上機器人創(chuàng )新應用技術(shù)及解決方案,推廣200個(gè)以上具有較高技術(shù)水平,創(chuàng )新應用模式和顯著(zhù)應用成效的機器人典型應用場(chǎng)景,在國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí),與之相配套的減速機行業(yè)已越來(lái)越壯大,目前減速機產(chǎn)品已達上百種,廣泛服務(wù)于物流、包裝,工程機械,冶金,水利,電力醫療、機械等行業(yè),國產(chǎn)自主工業(yè)機器人未來(lái)前景巨大,機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必定是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下協(xié)同的發(fā)展,優(yōu)秀的機器人產(chǎn)品必須有高品質(zhì)的自主化核心零部件產(chǎn)品支撐,而零部件產(chǎn)品的成長(cháng)必須以整機應用為基礎,才能實(shí)現從有到新的質(zhì)變。
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