德國人勞倫茲伯朗于1926年創造性的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,這就是早期的針輪擺線行星傳動。由于兩個嚙合齒輪,其中一個采用了針輪的形式。這種傳動也被稱為擺線針輪行星齒輪傳動。
RV傳動是一種新興的傳動方式,他是在傳統針板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,壽命長效率高,傳動平穩等一系列優點。是機器人為關鍵的機械結構之一。
國家863計劃將其列入重點攻克的技術瓶頸,機器人所有核心零部件中,減速機為關鍵。減速機在工業機器人總體成本的38%,減速機和伺服電機占50%的成本,主要以進口為主。 RV減速機有兩級減速,前級有一個行星齒輪減速機,此減速機構輸入軸為12齒,帶動兩個42齒的大齒輪傳動減速比為3.5,二級減速為差動齒輪減速機構。大齒輪帶動凸輪曲軸轉動輸入軸轉動3.5圈,曲軸轉動一圈。曲軸的偏心部分安裝滾針軸承,通過滾針軸承裝入第1個RV齒輪。RV齒輪在兩個凸輪的帶動下做圓周擺動,然后裝入第2個RV齒輪,兩個RV齒輪做交錯的圓周擺動。
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齒輪數多一個針齒。曲軸轉一圈,針齒外殼旋轉一個齒,所以二級針動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,振動小,減速比大等諸多優點,被廣泛應用于工業機器人關節,機床傳動,醫療檢測設備,衛星接收系統等領域。
他較機器人中常用的諧波傳動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,不像諧坡傳動那樣隨著使用時間增長,運動精度就會顯著降低。故世界上許多國家高精度的機器人傳動都采用RV減速機,因此這種LV減速機在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速機的發展趨勢。
RV減速機是機器人最關鍵的機械結構之一。目前我國RV減速機主要以進口為主,RV減速器具有結構緊湊,傳動比大,振動小,噪音低,能耗低等優點,RV減速機有一個行星齒輪減速機的前級和一個擺線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,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滾針軸承,安裝了兩個RV齒輪隨著曲柄軸的旋轉,也跟著做偏心運動,一方面在殼體內側的針齒槽里,比RV齒輪的齒數多一個針齒槽等距排列。曲柄軸旋轉一次RV齒輪與針齒槽接觸的同時做一次偏心運動,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齒輪距離,這個轉動被輸出到第二減速比的軸將軸固定時,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針輪兩級減速組成,RV齒輪比銷少一個齒,曲柄軸旋轉一圈,RV齒輪旋轉一個齒距。 由正齒輪和擺線針輪兩級減速組成。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個行星齒輪,同輸入齒輪驅動,行星齒輪帶動曲柄軸旋轉,曲柄帶動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,一個是輸入齒輪和行星輪減速,另外一個就是擺線針輪減速。
1,RV減速器的特點。
2,RV減速器的結構。
3,RV減速器的傳動原理
4,RV減速機傳動過程剖析。
RV減速機是在擺線針輪傳動的基礎上發展起來的一種新型傳動。RV傳動系統具有體積小,重量輕、傳動比范圍大,傳動效率高等一系列優點,比單純的擺線針輪行星傳動系統具有更小的體積和更大的過載能力,且輸出軸剛度大,因此在國內外受到廣泛的重視。在機器人的傳動系統中,已在很大程度上用RV傳動取代單純的擺線針輪行星傳動和諧波傳動。
1RV減速機的特點。
一傳動比范圍大,傳動效率高;
二,扭轉剛度大,遠大于一般擺線針輪行星減速機的輸出機構
三,在額定轉距下,彈性回差小;
四,傳遞同樣轉矩與功率時,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:輸入齒輪軸用來傳遞輸入功率,且與漸開線行星輪互相嚙合。
2,行星輪(正齒輪):它與曲軸固聯,兩個或三個行星輪均勻分布在一個圓周上,起功率分流作用,即將輸入功率分成幾路傳遞給擺線針輪機構。
3,曲柄軸:曲柄軸是擺線輪的旋轉軸
4,擺線輪:為了實現徑向力的平衡,一般采用兩個完全相同的擺線針輪。
5,針齒:針齒與機架固聯在一起為針輪殼體。
6,剛性盤:剛性盤是動力傳動機構。
7,輸出盤:輸出盤是RV減速機與外界從動機相連接的構件,輸出盤和剛性盤轉接成為一個整體,輸出運動或動力。
三,RV減速機的傳動原理
它由漸開線圓柱齒輪行星減速機和擺針輪行星減速機兩部分組成。
該結構簡圖包括兩個簡單行星機構。
X1和X2。輸出件A為中心輪1,輸出件B為輸出盤6,且W6=W4.
支承件E為針輪7,漸開線行星2與轉臂(曲柄軸)3均為輔助件d
四,RV減速機的傳動過程剖析
第一級減速的形成執行電機的旋轉運動由齒輪軸傳遞給兩個漸開線行星輪,進行第一線減速。
第二線減速的形成
行星輪的旋轉通過曲柄軸帶動相距180度的擺線輪,從而生成擺線輪的公轉,同時由于擺線輪的公轉過程中,受到固定于針齒殼上的針齒的作用力而形成與擺線輪工作的方向相反的力矩,也造成了擺線輪的自轉運動,這樣完成了第二級減速。
運動的輸出通過兩個曲柄軸使擺線輪與剛性盤構成平行四邊形的等角速度輸出機構,將擺線輪的轉動等速傳遞給剛性盤及輸出盤。
Rv減速機可以說是高精度機器人的關節,離開RV減速器的存在,機器人它是要分崩離析,簡單的來說Rv減速機就是一種常用的傳動裝置,具有噪音低,能耗小,結構緊湊的特點,一臺工業機器人至少需要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機器人成本的40%,在這一領域日本人是當之無愧的龍頭老大,特別是伯納特斯克死死的把持相關的技術,每年可以制造百萬臺的RV減速機占據了全球60%的市場,整整30年的時間中國難以突破,日本人便憑借著技術大肆斂財,一個RV減速機日本拿高出兩倍的價格賣給我們,而我們還不得不買,為什么呢?因為我們沒有技術啊,沒有技術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個月的時間,美其名曰供貨期,而這一切隨著一個人的出現徹底改寫。
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經驗,更是涉及方方面面的要求。隱身于日本的博納特斯克,隨著中國減速器的誕生,日本徹底傻眼,我們中國更加先進的RV減速器開始批量化生產,以燎原之勢橫掃市場,現在我們的RV減速器已經與日本公司展開了錯位競爭,在不久的將來也將打入包括庫卡在內的機器人四大公司,日本在這一領域再也無法遏制我國,但有趣的地方來了,日本企業在這方面還要依靠我國生存,我們購買他們的東西了,日本企業勢必要受到極大影響,所以逼得他們只能降價30%,但便是如此咱們也不買賬。
中國的產品在世界上越來越暢銷,惡意打壓我國的日本怎么也不會想到有這一天日本這個民族仿佛天生喜歡欺軟怕硬,在唐朝強大的時候,他們舔著臉來派出遣唐使通通學習中國的東西,中國不讓帶了就偷偷帶。在中國落后的時候又來侵略中國,新中國成立之后更是對中國抱有仇恨,不管是在機床領域還是在減速器領域處處針對我國,一看中國掌握了相關技術,又馬上降價對中國示好,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都是好的,我們中國的一切在他們看來都是不好的,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了嗎?怎么壓榨中國企業的嗎?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,所以與其想著吹捧日本,不如好好想想怎么為自己國家的科工建設,社會建設多做點貢獻,畢竟單位。一起來算只有祖國不會拋棄,我們就從日本企業針對我國的這一點,我們就該自立自強自信不斷,研發出屬于我們自己的技術,身為中華兒女,我們自當聽取民族的脊梁,國家的未來還需要我們去支撐.
RV減速機測試臺可測項目
效率、傳動誤差、剛度、背隙
空程、啟動扭矩、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
運動卡:臺灣研華
機械配重:
直線異軌: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、溫度等參數及曲線,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,是國家高新技術企業,省級研發中心,中國計量大學合作單位,江蘇大學研究生實訓基地。
江蘇蘭菱機電科技有限公司專業生產轉矩轉速傳感器、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,精密加工車間,和經驗豐富的裝配及調試人員。
RV減速機測試臺典型使用客戶有:珠海格力、浙江雙環、安徽聚隆、廣州海樂、海門振康、深圳先進、蕪湖賽寶、中南大學、華南理工、武漢庫曼、江蘇集萃等等。
伺服電機為什么會這么精確?
伺服電機和步進電機一樣,都是運用脈沖來進行定位,每接收到一個脈沖則旋轉一個固定的角度,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脈沖,僅僅能移動0.0027度。接收到131,072個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法比擬的,更何況伺服電機有著非常精確的反饋系統,用來防止脈沖信號的錯誤,這就是自動化世界的未來。
RV減速機是一種動力傳達機構,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。是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置,用來降低轉速和增大轉矩,以滿足工作需要,在某些場合也用來增速,稱為增速器。RV減速機在原動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。按照傳動級數不同可分為單級和多級減速機;按照齒廠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;按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同進軸式減速機。
國產RV減速器的天花板,RV減速機是工業機器人領域的隱形工程,別看它其貌不揚,但每一個齒型每一個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域被國外卡脖子近30年。
全球機器人減速器市場一直呈現高度集中狀態,全世界范圍內的工業機器人,80%的關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,國產企業又該如何破局?
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米的黑大個正在通電測試運行,他裝在一根長達11米的機械臂上,在核聚變反應堆里維護人造太陽能的運行,當日由武漢清華研發制造的三臺45萬牛米擺線齒輪減速機正式交付給中國科學院合肥物質研究院,將應用在國際熱核聚變實驗堆裝置中,這臺RV減速機設計用途是國際熱核聚變實驗堆里多功能機械臂的關節,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,標志著我國在RV減速機領域取得了重大突破。
武漢金華位于黃陂區祁家灣街,從起步開始就在做減速機產品,憑借著為礦山、化工和舞臺三類機械設備供應普通減速機,一步步成長為行業龍頭。從2012年起武漢金華開始研發RV減速機,經過兩年多風公關,2014年成功研發出擁有自主知識產權的RV減速機,經過近10年的埋頭苦干,武漢精華研發的RV減速機已發展到6個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精特新小巨人企業,RV減速機是工業機器人的核心部件,相當于人體的肩、肘、膝等重要受力和精確運轉的關系,其核心技術過去一直被國外。從上世紀80年代成功生產出第1臺渦輪減速機開始,武漢精華已在行業深耕30余年,2011年武漢金華開始研發高RV。減速機公司創始人余運清帶領公司10多位技術人員挑戰RV減速機,報廢的試驗品達上萬件,裝了整整一卡車,在堅持不懈的努力,2014年公司成功自主研發出RV減速機,被省科技廳鑒定為整體技術達到國際先進水平。
2015年3月RV減速器正式量產并投放市場,做減速機就是在打鐵,經歷和時間需要傾注在產品的千錘百煉和迭代創新,國產RV減速機的崛起并不容易,誰也沒有想到零起步的國產RV減速機能迅速達到國際水平,眼下武漢金華的常規工業機器人RV減速機產品實現與國際水平并好,自主研發的大型RV減速機產品實現領航。
作為工業機器人發展的關鍵零部件,是機器人產業鏈國產化中難啃的骨頭,近年來隨著機器人行業景氣度恢復行業景氣度恢復,國內減速機企業不斷定點突破,RV減速機國產化率處于加速提升狀態,工業機器人是RV減速機的主戰場,為加快制造強國建設步伐,推動工業機器人產業發展,我國政府及相關部門出臺了一系列政策,鼓勵工業機器人產業發展,在智能機器人技術發展領域十四五規劃綱要提出要突破先進控制器,高精度服驅動系統,高性能減速器等智能機器人關鍵技術。
實施方案提出到2025年要提升制造業機器人,密度突破100種以上機器人創新應用技術及解決方案,推廣200個以上具有較高技術水平,創新應用模式和顯著應用成效的機器人典型應用場景,在國產機器人產業快速發展的同時,與之相配套的減速機行業已越來越壯大,目前減速機產品已達上百種,廣泛服務于物流、包裝,工程機械,冶金,水利,電力醫療、機械等行業,國產自主工業機器人未來前景巨大,機器人產業的發展必定是整個產業鏈上下協同的發展,優秀的機器人產品必須有高品質的自主化核心零部件產品支撐,而零部件產品的成長必須以整機應用為基礎,才能實現從有到新的質變。
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