发那科机器人减速机通常采用 RV 减速机和谐波减速机 结合的设计,其工作原理基于 精密齿轮传动与可控弹性变形技术,通过多级减速实现高精度、高扭矩的传动控制。其核心优势体现在 高精度、高刚性、高过载能力、长寿命及紧凑设计 等方面,具体分析如下:
一、工作原理
RV 减速机(重负载部位)
输入轴带动太阳轮旋转,驱动行星轮公转并自转;
行星轮通过曲柄轴带动摆线轮做偏心运动,摆线轮与固定针轮啮合,实现反向自转;
输出机构(行星架)将摆线轮的自转矢量以 1:1 速比 传递,完成减速增扭。
结构:由 第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构 和 第二级摆线针轮行星减速机构 组成,形成封闭差动轮系。
传动过程:
特点:通过两级减速实现 大传动比(30-320),同时具备高刚性、高过载能力及低振动特性。
谐波减速机(轻负载部位)
波发生器(椭圆形)装入柔轮后,迫使其剖面由圆形变为椭圆形,部分齿与刚轮完全啮合,部分完全脱开;
波发生器连续转动时,柔轮与刚轮的啮合状态周期性变化,实现柔轮相对刚轮的反向缓慢旋转。
结构:由 波发生器、柔轮、刚轮 组成,柔轮为可弹性变形的薄壁齿轮。
传动过程:
特点:单级传动比可达 70-320,具有体积小、重量轻、精度高的优势,但刚性相对较低。
二、核心优势
高精度与重复定位精度
发那科机器人通过 RV 减速机与谐波减速机的组合应用,实现 ±0.02mm 的重复定位精度(如多功能六轴小型机器人),满足精密装配、焊接等高精度场景需求。
谐波减速机的 无齿隙传动技术 和 RV 减速机的 差动轮系设计 共同保障了传动过程中的微小误差控制。
高刚性与高过载能力
RV 减速机采用 摆线针轮结构,多齿同时啮合(通常 60% 以上齿数参与啮合),分散了负载压力,使其刚性比谐波减速机高 3-5 倍,适合重负载应用(如机器人基座、大臂)。
发那科机器人通过优化减速机材料与热处理工艺,进一步提升了 抗疲劳强度和寿命,减少长期运行中的刚性衰减。
紧凑设计与轻量化
谐波减速机通过 薄壁柔轮与波发生器的弹性变形 实现减速,无需多级齿轮堆叠,体积仅为同传动比行星减速机的 1/3,重量减轻 1/2,适用于机器人小臂、腕部等空间受限部位。
RV 减速机虽体积较大,但通过 集成化设计(如将两级减速机构整合为单一模块),仍保持了较高的功率密度。
长寿命与低维护成本
发那科减速机采用 高精度加工(齿面精度达 ISO 5 级) 和 特殊热处理工艺(如渗碳淬火),显著提升了齿轮耐磨性和抗点蚀能力,寿命可达 6 万小时以上(以每天 24 小时运行计算,约 7 年)。
封闭式结构设计减少了灰尘侵入,配合 润滑脂终身免维护技术,降低了停机维护频率。
适应多场景的柔性传动方案
工业机器人:一至三轴(基座、大臂、肩部)使用 RV 减速机,四至六轴(小臂、腕部、手部)使用谐波减速机;
协作机器人:为平衡轻量化与负载能力,部分轴采用 行星减速机(如特斯拉 Optimus 的灵巧手部位)。
发那科根据机器人不同轴的负载需求,灵活搭配 RV 减速机(重负载)与谐波减速机(轻负载)。例如:
三、应用案例
发那科 M-20iA 机器人:
一至三轴采用 RV 减速机,承载能力达 20kg,重复定位精度 ±0.03mm;
四至六轴采用谐波减速机,实现腕部 360° 无限旋转,适用于精密装配和打磨抛光。
发那科 CRX 系列协作机器人:
通过 轻量化谐波减速机 将整机重量控制在 35kg 以内,同时保持 ±0.03mm 的精度,适用于人机协作场景。