機(jī)器人用(yòng)精密減速器是機器人(rén)產業鏈中至關重要的應用環節。
按理說,工業機器人的動力源(yuán)一般為交流伺服電機,因為由(yóu)脈衝信(xìn)號驅動,其伺服電機本身就可以實現調速,為什麽(me)工業機器人還需要減速器呢?
工業機器人通常執行重複的動作
為保證工業機器人在生產中能夠可靠地完成(chéng)工序任務,並確保工藝質(zhì)量,對工業(yè)機器人的定位(wèi)精度和重複定位精度要求很高。
因(yīn)此,提高和確保工業機器人的精度就需要(yào)采用精密減速器。精密減速器(qì)的(de)存在使伺服電機在一個合適的(de)速度下運轉,並精確地將轉(zhuǎn)速降到工業機器人各部位需要的速度,提高機械體剛性的同時輸出更大的力矩。與通用減速器相比,機器人關節減速(sù)器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、質量輕和易於控(kòng)製等特點。
RV減速(sù)器 諧波(bō)減速器
由於RV減速器具有更高的剛度和回(huí)轉精度,因此它一般放置在機座、大臂、肩部等重負載的位置(zhì),而(ér)將(jiāng)諧波減速器放置在小臂(bì)、腕部或手部。
減速器已經成為製約機器人產業發展的關鍵因(yīn)素
目前全球機(jī)器人產業的成本構成中減速器占到35%左右,而(ér)減速器的核心技術,幾乎壟斷在日(rì)本企業手上,在工業用機器人關節上的精密(mì)減速器上,納博(bó)特斯克產品的全球市場占有率達60%,特別在中/重負荷機器人上,其RV減速器市(shì)場占有率高達90%。哈默納科的諧波減速器約占15%。
對中國本土的機器人製造商來說,關鍵部件進口比例較高(gāo),導致現在國內(nèi)製(zhì)造機器人成本較高。特別是減速器,國內企業購買減速(sù)機的價格達到國外企業的價格(gé)的將近5倍。這樣國(guó)產機器人(rén)難以形成價格優勢(shì),隻有年產(chǎn)量上500-1000台,才有一(yī)定的規模效應(yīng)。因此,中國如果想要形(xíng)成機器人產業化,擺脫國(guó)外機器人企業的掣肘(zhǒu),在機器人領域贏得自主,必須要將減速器國產化提上日程。
諧波減速器結構相對簡(jiǎn)單,僅有三個基本零部件,加上哈(hā)默納(nà)科的專利早已到期,國產諧波減速器跟國外相(xiàng)比差距不算大。2016年,綠的諧波銷售精密諧(xié)波減速器超過6萬台(tái),在國內市場的(de)占有率超過50%。自從(cóng)蘇州綠的諧波(bō)崛起之後,日本的哈默納科就開(kāi)始在中國市場上節節(jiē)敗退(tuì)了,也讓中國的(de)諧波減(jiǎn)速器價格似雪崩般下降了30%-40%。綠的甚至開始了蠶食哈(hā)默納科的海外市場,2016年蘇(sū)州綠(lǜ)的海外出口比例約為25%左右。
但在RV減速器方麵國內企業進展有限,並且普(pǔ)遍陷入(rù)了技術--價格的死循環。
一方麵,作為精密機械(xiè)工業的(de)一個巔峰之作(zuò),減速機(jī)的技術門檻非常之高,在國際上也僅有極少數國家能生產,RV減速機裏麵完全是由(yóu)高精度的元(yuán)件,齒輪相互齧合,對材料(liào)科學,精密加工(gōng)裝備,加工精度(dù),裝配技術,高精度檢測技術提出了極高的要求。國內企業研發多是通過反向工程獲得數(shù)據,完全知其然而不知其所以然。所以盡管國內有部分企業在技術水平上取得(dé)了重大突破,但(dàn)國產減速器在精度的保持性、精度壽(shòu)命和產品(pǐn)壽命上都存在研發難點,各項難點導致(zhì)國產減速器的一致性較差,產品之間可複製性低。因此,國內減速器尚不能(néng)形成批量化生(shēng)產,目前隻能依賴進口,嚴(yán)重製約了自主化市場需求。
另一方麵,加工製造減速機零(líng)部件的設備都非常昂貴,比如美蓋(gài)勒平麵磨(mó)床,單價值折合人民幣就接近千萬元。在(zài)沒(méi)有足夠的產量(liàng)支撐(chēng)下,設備攤銷(xiāo)成本高得嚇人。
所以這就變成了一個惡(è)性循環,成(chéng)本比國外競爭對手高,性能(néng)卻比對手差,銷量當然高不了,然後也不(bú)可能實現規模效應。實現盈利,而沒有盈利,沒有批(pī)量就沒有足夠的資源進行技術改(gǎi)進探索研發(fā),也(yě)沒有辦法形成質量控製,更沒有辦法(fǎ)改進技術和性(xìng)能。
核心零部件一直限製著中國機器人的快速發(fā)展,因此早日實現加速(sù)器的國產化至(zhì)關重要。
可喜的是中國企業布局RV減速器若幹年後,終(zhōng)於取得(dé)一些突破。國產RV減(jiǎn)速器主要由南通振康、秦川機床、武漢精華、浙江恒豐泰和浙江雙環傳動提供。
南通振康RV減速器產量已經突破萬台,秦川機床(chuáng)RV減速(sù)器生產線已經打通,產量正在逐步上升。秦川機(jī)床的RV減速器是國(guó)家進口替代項目,秦川機床9萬套工業機器人關節減速器技術改造項目、工業機器人關節減速器生產線兩項合計投資3.14億元。
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