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减速器与机器人关联紧密

时间: 2017-10-12 10:35 来源:rscxks.cn 作者: 江苏泰隆减速机股份有限公司

减速器与机器人关联紧密

减速器是机器人的关键零部件,成本占到整台机器人生产成本的三分之一。中国对机器人减速器研究较晚,技术不成熟,目前严重依赖进口,减速器是制约我国机器人产业发展的关键因素,攻克减速器技术是国内机器人企业产业化的必然选择。
机器人减速器,按结构不同可以分为五类:谐波齿轮减速器、摆线针轮行星减速器、RV减速器、精密行星减速器和滤波齿轮减速器。在精度、扭矩、刚度、传送效率等衡量减速器的各个性能指标上,它们各有不同。其中,RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。
目前中国机器人的处境依然很严峻,其中最典型的是在机器人核心技术上缺乏整体的突破。核心零部件主要分成三部分,机器人减速器、交直流伺服电机和控制器。从成本上来说,目前全球机器人产业的成本构成,35%左右是减速器,20%左右是伺服电机,15%左右是控制系统,机械加工本体可能只占15%左右,其他的部分主要就是应用。
RV减速器在国际上仅有极少数国家能生产,最近几年,虽然国内也有量产的RV减速器,产品性能指标短期内能达到要求,但由于质量控制和工艺的问题,很容易磨损报废,所以鲜有国产机器人企业选用,中国市场的减速器普遍还依赖进口。
RV减速器的技术难点在于该部件需要保证传递很大的扭矩,承受很大的过载冲击,并保证预期的工作寿命,因而在设计上使用了过定位结构,这使得零件加工精度要求极高,加工十分困难,机器人其规模化生产的重要制约则在于加工设备和加工工艺。
国产RV减速器在额定扭矩和传动效率等方面与国外产品差距较小,但在扭转刚度、传动精度等稳定性和精度指标方面差距还比较明显,由于材料和工艺水平差距,耐疲劳强度方面差距也比较明显。
预计国产减速器在未来一段时间主要发展方向在于技术突破和完善,市场方面,首先进入中低端工业机器人市场,在2016 年后逐渐进入汽车生产线焊接机器人等高端产品。减速器的国产化会大幅降低国产工业机器人成本。
目前国产RV减速机在材料,工艺,配合,精度,耐磨性,材料,热处理,轴承等方面还需要改进。
谐波减速机是机器人实现运动功能的核心部件,是轻型工业机器人和机械臂可靠、精确运行不可或缺的部件,它可以使机器人的伺服电机在一个合适的速度下运转,并精确地将转速降低到机器人各部位需要的速度,在提高机械本体刚性的同时可输出更大的扭矩。谐波传动的构成:仅三个基本零部件, 波发生器,由外周嵌有薄壁滚珠轴承的椭圆形凸轮组成。轴承内圈固定在凸轮上,外圈通过滚珠实现弹性变形。通常安装在输入轴上。 柔轮,具有薄壁结构的金属弹性体部件。开口部外周加工有齿轮。通常安装在输出轴上。刚轮刚体环状部件。内周加工有齿轮,比柔轮多两个轮齿。通常固定在外壳上。
国产谐波减速机与国外减速机在技术等方面已经几乎没多大差距,甚至在某些方面超过国外谐波减速机性能。
尽管国内对机器人用减速器的需求潜力巨大,但是目前国内市场仍被外资品牌占领。因此,提供规模化且性能可靠的精密减速器部件是我国机器人产业化、自主化的重中之重。当前,我国机器人市场的异军突起,并不能掩盖我国机器人领域的小而散现状,也并不意味着我国机器人产业的彻底崛起。最起码在减速器等核心零部件领域,我们无法很快实现自主化。在机器人产业中,核心部件成本占到机器人的70以上。控制器相当于大脑,伺服驱动相当于脊椎运动神经,伺服电机相当于肌肉,减速器相当于关节。上述任何一个零件的性能,都影响整体机能。那么,我国应如何做好上游零部件尤其是减速器的开发?
机器人产业链上大体分为上游关键零部件、中游整机系统集成和下游应用。而在所有核心零部件中,减速器最为关键。减速器,也称“机器人关节”,是以工业机器人为代表的高端自动化设备的核心传动部件。在国产机器人崛起道路上,减速器的产业化、自动化是非常重要的内容。
我国机器人欲谋求崛起 减速器国产化成必由之路
百亿市场蓝海可期
减速器是机器人的关键部件,尤其是在工业机器领域更是广泛应用。减速器能够在生产过程中稳定地完成各类工序,在动作定位与重复定位方面具有极高的精度。尤其是在对精度要求比较高的工作当中,就必须要使用精度减速器。虽然伺服电机也具有保证精度的功能,但是在一些负载较大的工作中,单纯地将伺服电机的功率加大其效果是很不理想的,而在适当的情况下借助减速器来提高输出扭矩就成为比较好的解决办法。因此减速器在各类关节型的机器人上有大量的应用,根据机器人身体部位的不同使用各类型的减速器。
在《中国制造2025》规划当中,重点指出了将“突破机器人减速器等关键零部件的技术瓶颈”作为机器人产业的发展方向。目前我国减速器行业还是一片蓝海。据前瞻产业研究院《中国减速器行业报告》的统计,全球范围内机器人将会逐渐普及,仅服务机器人的市场规模将会在2020年达到近200亿美元。
国产化迫在眉睫
在机器人的制造中,减速器由于其重要性,处于产业链的上游,同时在机器人的制造成本中占据权重较高。以6轴机器人25万元的价格为例,减速器的成本就站到将近10万。不过让人遗憾的是,目前我国的减速器尤其是精密减速器是我国机器人产业发展过程中的硬伤,还需要依靠进口,高昂的价格成在不断地压缩我国机器人制造业的利润空间。因此,对中国机器人机器人产业发展而言,精密减速器国产化已经迫在眉睫,是未来发展战略中的大课题。
当前,减速器价格呈下行趋势。自纳博特斯克跟上海机电合资以来,随着国际机器人在中国产能加大和国产机器人的发展,其RV减速器价格逐渐下降。但我国的减速器尤其是精密减速器并未实现,还需依靠进口,而高昂进口成本嫣然成了不断地压缩我国机器人制造业的利润空间的重要原因。因而,我国减速器市场发展要想从本质上获得突破,需要付出更多的耐心和投入。
总结
中国机器人联盟提供数据显示,未来10年,我国工业机器人市场将达到6000亿元,而一台工业机器人需要4-8个关节减速器,仅机器人减速器的市场就将超过千亿元。尽管国内对机器人用减速器的需求潜力巨大,但是目前国内市场仍被外资品牌占领。据统计数据显示,截至目前,国内机器人企业数量已超过420家,但其中研究减速器的企业只有13家,而在RV减速器取得初步进展的只有5家,目前的研发仍在艰难进行中。因此,提供规模化且性能可靠的精密减速器部件是我国机器人产业化、自主化的重中之重。
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