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国产机器人减速机中,为什么谐波减速机已经接近国外水平,但是RV减速机差距还很大?

2023-07-19

    谐波和RV都是少齿差动行星传动的衍生产品,但在实现少齿差动方面,谐波是通过柔性变形实现的,RV是通过摆线针轮实现的。少齿差别的目的是为了增大减速比,而谐波和摆线不仅增大了减速比而且还增加了啮合齿数(与渐开线少齿差别相比),从而提高负载,最后表现出对机器人(主要是机械臂)产品要求的适应性(高速比、大负载、高精度),因此在机器人中得到广泛应用。

两者的重要性能指标是:精度、负载等两个基本指标,以及效率、速度、寿命、刚度等进一步细节。但在一般应用中,最直观的感受就是精度和负载,而寿命最能体现国内外产品的差距。


机器人减速机



    谐波减速机由于采用了柔性啮合方式,且零部件数量少(三大件+交叉滚子轴承),一般的团队只要了解了行业内常用的材料,然后利用慢走丝方式就能加工制作自己的谐波减速器。由于这种柔性啮合,它可以容易的实现所谓“零背隙”和一个较好的精度(比如减速比波动小),这就使得很多新团队很快就做出了自己的谐波减速器产品,进一步的,在不考虑寿命的情况下,负载能力也不差。


    但是,当开始大量生产的时候,慢走丝就不一定是最好的量产方案了,还有其他齿形成型工艺,这部分也已经被国内很多谐波制造商解决,最终表现为和外国产品很接近的使用体验。但是,在寿命问题上,由于需要进一步考虑材料问题和其他设计细节,这个层面就会使得国内外产品拉开差距。


    RV是摆线针轮减速器基础上的一种拓展,实际上与RV一样,高精度摆线针轮减速器也是个“卡脖子”问题,与谐波对比看,这种刚性减速器,不依靠柔性变形保证精度,那就全靠设计端、工艺端、装配端等三个环节综合保证减速器的精度问题了。而且零件非常多,还是一个过约束的结构形式,这对量产的工艺提出挑战。这导致相当多的团队一开始都不能搞出一个背隙合理的“量产”产品,更不要说其他指标了。只有那些有基础的公司能搞。


    这其中,设计端要考虑齿形修形设计,考虑配合,还有很多细节参数的优化;工艺端要考虑公差,考虑加工设备问题,高精度摆线齿需要磨削加工并反复测量,这当中就需要研发团队有资金支持能搞定加工设备,总之至少能保证加工出(成本合理的前提下)需要的精度;装配端应该需要和前几个配合,在最后环节完成精细的装配。


    进一步的,当能生产出一个高精度、高负载的RV减速器以后,再一次的回到寿命,也就回到材料(可能还有热处理工艺),寿命不能保证的话,精度和负载就大打折扣。


谐波最先搞定是因为它可以相对容易的做到及格,但是进一步提升做到优秀还要努力。而RV不容易被搞定,是因为其做到及格就很难,这与它刚性传动、过约束结构的特性有关,这种特性对设计、工艺等提出了很高的求。此外,在基础指标之外,如何保证寿命问题,仍然还是国内谐波与RV减速器的大难题。