2021年08月20日 | 十年原理创新推出新型国产精密减速器，可靠性如何？

撰文 | 歌者

无论是基于原理、技术创新的正向研发还是逆向工程，国产厂商绞尽脑汁地想要实现减速机的国产化替代，至于哪条道路能够通向成功，尚需验证。

在机器人的全球应用中，精密减速器主要可分为RV减速机、谐波减速机和SPINEA 减速机，三者的市场销售数量占比约为40%、40%、20%。从应用占比来看，RV减速机、谐波减速机作为关键核心零部件，基本掌握了工业机器人的“命脉”，将对未来机器人竞争格局的走向产生深远影响。

从根本原理上突破

据国家统计局数据显示，2021年1-7月工业机器人累计产量为205094套，同比增长64.6%。在中国机器人产销两旺的大背景下，减速器的供货正在面临着较大的不确定性。

据六环传动副总经理李涛表示，在需求高涨的当下，受贸易、技术、管理等问题影响，日本减速器出现了供货周期延后的现象，有些长的供货周期已经达到6个月以上。以纳博特斯克为例，其供货周期已经由原来的2-3个月延长到现在的4-6个月，大概率将对国产机器人供应链产生波动。

在时势背景影响下，减速机的国产化替代迫在眉睫。

相较于RV减速器攻克的高难度，国产谐波减速器目前无论是在技术还是应用方面，都已经打开了突破口，培育了具有一定影响力的国产厂商，RV减速器则显得有些任重道远。

李涛指出，RV减速器需要传递大扭矩，承受较大的过载冲击，为了保证其达到预期工作寿命，一般在设计上采用过定位结构，使其精密加工异常困难。看似只是一个小小的RV减速器，实则是对我国工业基础系统的挑战。这不仅仅是依靠引进昂贵的精加工设备就可以完成生产制造，没有吃透相关材料、热处理、工艺等基础科学是很难批量生产出稳定可靠的精密减速器。

因此，如果依旧在日本等厂商主导的老路上追赶，成效如何尚且不论，时间成本也是非常高昂的。

此外，RV减速器也同样存在自身难以克服的缺陷。李涛表示，从原理上来讲，RV减速器并不是一个具备非常高精度、高刚度、高灵敏性的产品，但工业机器人的发展是朝着高精度、高刚度、高灵敏方向递进的。不管是用更好的产品来弥补RV减速机现有不足还是布局未来技术升级，李涛认为：“唯有另辟蹊径，从根本原理上突破，用一种更为先进的产品进行迭代，才能使我们国家机器人行业走向自主创新的道路。”

实际上在国外，已经有一部分企业正在踏上“换道超车”之路，例如德国MillionMotion、采埃孚等企业已经研发出了具有高刚度、高精度、高寿命的行星结构减速器对RV减速器进行产品替代，目前进入了小批量销售阶段。

国内方面，李涛表示，六环传动基于三级行星传动原理设计制造的新型精密机器人关节减速器，其性能水平表现优异，可全面替代传统RV摆线精密减速器在机器人领域的应用。

除了布局机器人精密减速器外，六环传动已经开始进军机床用精密减速器，目前这部分市场主要被德国、日本企业垄断，如德国维滕斯坦旗下的阿尔法精密行星减速器，摩多利精密减速器，日本新宝精密减速器等。李涛表示，目前六环传动已经给国内几家知名机床厂家提供测试样机，客户反馈性能指标并不亚于德国阿尔法减速器。

六环传动6R系列减速器

在原理创新十年攻关的基础上，六环传动推出的新型机器人6R系列减速器摒弃了摆线结构，采用了三级行星传动方案，结合特殊的内部结构设计，以及高精密齿轮加工和装配工艺，可达到性能比传统RV减速器更加优异的效果。

具体来看6R系列减速器具有以下特点：

传动效率高：6R系列减速器因特殊设计的高精密齿轮传动，使得齿廓在啮合时接近纯滚动，传动总效率可确保达到92%以上，比传统减速器效率提高4%以上。

迟滞误差小：6R系列减速器迟滞误差可批量控制在0.25角分以内，比传动1角分减少3-4倍。

反向间隙小：反向间隙是由齿轮侧隙和轴承游隙形成的。传统减速器齿轮因原理所限，不得不留有侧隙；而6R系列减速器齿轮因特殊的齿廓和轴承设计，可将反向间隙控制在0.5角分之内，比传统减速器1角分的反向间隙减少2倍。

扭转刚度大：传统齿轮在传动时虽然参与啮合的齿数较多，但大部分啮合点的啮合压力角大于35°，有效功少，无用功大。6R系列减速器齿轮在传动时各个啮合点的啮合压力角是完全相同的，都在25°之内的最佳范围内，实例证明6R系列减速器的转动刚度可以比传统减速器提高30%以上。

力矩刚度大：力矩刚度是由减速器输出转盘的支撑轴承提供的。传统减速器采用了特制的窄型角接触球轴承，刚度损失大。6R减速器由于转盘和体壳都是淬硬后的材料，直接做轴承滚道，减少了接合面，明显的提高了轴承支撑刚度。

寿命长：由于传统减速器的针齿壳采用球墨铸铁材料，在和销轴啮合时存在较大的滑移，所以使用一段时间后，反向间隙就会增大，导致精度下降。6R系列减速器因参与传动的零件均采用淬硬钢，加之传动效率高，理论上比传统减速器精度保持性高。

工艺基础好：硬齿面渐开线齿轮经过我国几十年的高速发展，目前已成为世界上生产量最大的国家，无论是原材料、加工装备、还是热处理、工艺技术都在世界上保持较高工艺水平，有着大规模和高性价比的制造基础。

以下为六环产品与日本RV同类型产品测试结果对比：

李涛表示，目前六环传动已经完成6R-E系列20E、40E、80E、110E、160E减速器的研发、制造及小批量生产，6R-N系列全系列研发设计已经完成，25N、42N、60N已经完成样机及小批量生产，6R-C系列全系列研发设计已经完成，10C 、 27C 、100C、 200C已经完成样机及小批量生产。

在产能规划上，今年六环传动将建成具备年产5万套6R系列减速器的零部件生产线及组装生产线，以满足更广大用户的精密加工需求。据李涛介绍，六环传动不仅具有产品研发、制造的能力，也具有研发、制造工作母机的能力，目前其所用的内齿圈高精密成型磨齿机，外齿轮高精密成型磨齿机皆为自主研发、制造。这种既做产品又做核心工艺装备的模式在国内为数不多，也进一步保证了核心技术自主掌握，避免“卡脖子”困境。