機(jī)器人用精密減速器國產(chǎn)化迫在眉睫
機(jī)器人用精密減速器是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中至關(guān)重要的應(yīng)用環(huán)節(jié)。
按理說，工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力源一般為交流伺服電機(jī)，m.dekuna.com，因?yàn)橛擅}沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其伺服電機(jī)本身就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，m.dekuna.com，為什么工業(yè)機(jī)器人還需要減速器呢？
工業(yè)機(jī)器人通常執(zhí)行重復(fù)的動(dòng)作
為保證工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中能夠可靠地完成工序任務(wù)，并確保工藝質(zhì)量，對工業(yè)機(jī)器人的定位精度和重復(fù)定位精度要求很高。
因此，提高和確保工業(yè)機(jī)器人的精度就需要采用精密減速器。精密減速器的存在使伺服電機(jī)在一個(gè)合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位需要的速度，提高機(jī)械體剛性的同時(shí)輸出更大的力矩。與通用減速器相比，機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。
◆RV減速器◆諧波減速器
由于RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，因此它一般放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。
減速器已經(jīng)成為制約機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素
目前全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成本構(gòu)成中減速器占到35%左右，而減速器的核心技術(shù)，幾乎壟斷在日本企業(yè)手上，在工業(yè)用機(jī)器人關(guān)節(jié)上的精密減速器上，納博特斯克產(chǎn)品的全球市場占有率達(dá)60%，特別在中/重負(fù)荷機(jī)器人上，其RV減速器市場占有率高達(dá)90%。哈默納科的諧波減速器約占15%。
對中國本土的機(jī)器人制造商來說，關(guān)鍵部件進(jìn)口比例較高，導(dǎo)致現(xiàn)在國內(nèi)制造機(jī)器人成本較高。特別是減速器，國內(nèi)企業(yè)購買減速機(jī)的價(jià)格達(dá)到國外企業(yè)的價(jià)格的將近5倍。這樣國產(chǎn)機(jī)器人難以形成價(jià)格優(yōu)勢，只有年產(chǎn)量上500-1000臺(tái)，才有一定的規(guī)模效應(yīng)。因此，中國如果想要形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化，擺脫國外機(jī)器人企業(yè)的掣肘，在機(jī)器人領(lǐng)域贏得自主，必須要將減速器國產(chǎn)化提上日程。
諧波減速器結(jié)構(gòu)相對簡單，僅有三個(gè)基本零部件，加上哈默納科的專利早已到期，m.dekuna.com，國產(chǎn)諧波減速器跟國外相比差距不算大。2016年，綠的諧波銷售精密諧波減速器超過6萬臺(tái)，在國內(nèi)市場的占有率超過50%。自從蘇州綠的諧波崛起之后，日本的哈默納科就開始在中國市場上節(jié)節(jié)敗退了，也讓中國的諧波減速器價(jià)格似雪崩般下降了30%-40%。綠的甚至開始了蠶食哈默納科的海外市場，2016年蘇州綠的海外出口比例約為25%左右。
但在RV減速器方面國內(nèi)企業(yè)進(jìn)展有限，并且普遍陷入了技術(shù)--價(jià)格的死循環(huán)。
一方面，作為精密機(jī)械工業(yè)的一個(gè)巔峰之作，減速機(jī)的技術(shù)門檻非常之高，在國際上也僅有極少數(shù)國家能生產(chǎn)，RV減速機(jī)里面完全是由高精度的元件，齒輪相互嚙合，對材料科學(xué)，精密加工裝備，加工精度，裝配技術(shù)，高精度檢測技術(shù)提出了極高的要求。國內(nèi)企業(yè)研發(fā)多是通過反向工程獲得數(shù)據(jù)，完全知其然而不知其所以然。所以盡管國內(nèi)有部分企業(yè)在技術(shù)水平上取得了重大突破，但國產(chǎn)減速器在精度的保持性、精度壽命和產(chǎn)品壽命上都存在研發(fā)難點(diǎn)，各項(xiàng)難點(diǎn)導(dǎo)致國產(chǎn)減速器的一致性較差，產(chǎn)品之間可復(fù)制性低。因此，國內(nèi)減速器尚不能形成批量化生產(chǎn)，目前只能依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約了自主化市場需求。
另一方面，加工制造減速機(jī)零部件的設(shè)備都非常昂貴，比如美蓋勒平面磨床，單價(jià)值折合人民幣就接近千萬元。在沒有足夠的產(chǎn)量支撐下，設(shè)備攤銷成本高得嚇人。
所以這就變成了一個(gè)惡性循環(huán)，成本比國外競爭對手高，性能卻比對手差，銷量當(dāng)然高不了，然后也不可能實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)。實(shí)現(xiàn)盈利，而沒有盈利，沒有批量就沒有足夠的資源進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)探索研發(fā)，也沒有辦法形成質(zhì)量控制，更沒有辦法改進(jìn)技術(shù)和性能。
核心零部件一直限制著中國機(jī)器人的快速發(fā)展，因此早日實(shí)現(xiàn)加速器的國產(chǎn)化至關(guān)重要。
可喜的是中國企業(yè)布局RV減速器若干年后，終于取得一些突破。國產(chǎn)RV減速器主要由南通振康、秦川機(jī)床、武漢精華、浙江恒豐泰和浙江雙環(huán)傳動(dòng)提供。
南通振康RV減速器產(chǎn)量已經(jīng)突破萬臺(tái)，秦川機(jī)床RV減速器生產(chǎn)線已經(jīng)打通，產(chǎn)量正在逐步上升。秦川機(jī)床的RV減速器是國家進(jìn)口替代項(xiàng)目，秦川機(jī)床9萬套工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器技術(shù)改造項(xiàng)目、工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器生產(chǎn)線兩項(xiàng)合計(jì)投資3.14億元。