机器人用精密减速器国产化迫在眉睫

机器人用精密减速器是机器人产业链中至关重要的应用环节。按理说，工业机器人的动力源一般为交流伺服电机，因为由脉冲信号驱动，其伺服电机本身就可以实现调速，为什么工业机器人还需要减速器呢？工业机器人通常执行重复的动作为保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务，并确保工艺质量，对工业机器人的定位精度和重复定位精度要求很高。因此，提高和确保工业机器人的精度就需要采用精密减速器。精密减速器的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。与通用减速器相比，机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。◆RV减速器◆谐波减速器由于RV减速器具有更高的刚度和回转精度，因此它一般放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。减速器已经成为制约机器人产业发展的关键因素目前全球机器人产业的成本构成中减速器占到35%左右，而减速器的核心技术，几乎垄断在日本企业手上，在工业用机器人关节上的精密减速器上，纳博特斯克产品的全球市场占有率达60%，特别在中/重负荷机器人上，其RV减速器市场占有率高达90%。哈默纳科的谐波减速器约占15%。对中国本土的机器人制造商来说，关键部件进口比例较高，导致现在国内制造机器人成本较高。特别是减速器，国内企业购买减速机的价格达到国外企业的价格的将近5倍。这样国产机器人难以形成价格优势，只有年产量上5001000台，才有一定的规模效应。因此，中国如果想要形成机器人产业化，摆脱国外机器人企业的掣肘，在机器人领域赢得自主，必须要将减速器国产化提上日程。谐波减速器结构相对简单，仅有三个基本零部件，加上哈默纳科的专利早已到期，国产谐波减速器跟国外相比差距不算大。2016年，绿的谐波销售精密谐波减速器超过6万台，在国内市场的占有率超过50%。自从苏州绿的谐波崛起之后，日本的哈默纳科就开始在中国市场上节节败退了，也让中国的谐波减速器价格似雪崩般下降了30%40%。绿的甚至开始了蚕食哈默纳科的海外市场，2016年苏州绿的海外出口比例约为25%左右。但在RV减速器方面国内企业进展有限，并且普遍陷入了技术价格的死循环。一方面，作为精密机械工业的一个巅峰之作，减速机的技术门槛非常之高，在国际上也仅有极少数国家能生产，RV减速机里面完全是由高精度的元件，齿轮相互啮合，对材料科学，精密加工装备，加工精度，装配技术，高精度检测技术提出了极高的要求。国内企业研发多是通过反向工程获得数据，完全知其然而不知其所以然。所以尽管国内有部分企业在技术水平上取得了重大突破，但国产减速器在精度的保持性、精度寿命和产品寿命上都存在研发难点，各项难点导致国产减速器的一致性较差，产品之间可复制性低。因此，国内减速器尚不能形成批量化生产，目前只能依赖进口，严重制约了自主化市场需求。另一方面，加工制造减速机零部件的设备都非常昂贵，比如美盖勒平面磨床，单价值折合人民币就接近千万元。在没有足够的产量支撑下，设备摊销成本高得吓人。所以这就变成了一个恶性循环，成本比国外竞争对手高，性能却比对手差，销量当然高不了，然后也不可能实现规模效应。实现盈利，而没有盈利，没有批量就没有足够的资源进行技术改进探索研发，也没有办法形成质量控制，更没有办法改进技术和性能。核心零部件一直限制着中国机器人的快速发展，因此早日实现加速器的国产化至关重要。可喜的是中国企业布局RV减速器若干年后，终于取得一些突破。国产RV减速器主要由南通振康、秦川机床、武汉精华、浙江恒丰泰和浙江双环传动提供。南通振康RV减速器产量已经突破万台，秦川机床RV减速器生产线已经打通，产量正在逐步上升。秦川机床的RV减速器是国家进口替代项目，秦川机床9万套工业机器人关节减速器技术改造项目、工业机器人关节减速器生产线两项合计投资3.14亿元。

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