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国内机器人减速器的市场现状及差距分析

       作为工业机器人必不可少零部之一,在全球范围内,机器人行业应用的精密减速机可分为 RV 减速机、谐波减速机和 SPINEA 减速机,三者的市场销售数量占比约为 40%、40%、20%。


  减速器在国内的潜在市场规模


  据行业专家及协会资料调研,在全球范围内,机器人行业应用的精密减速机可分为 RV 减速机、谐波减速机和 SPINEA 减速机,三者的市场销售数量占比约为 40%、40%、20%。 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。


  RV减速器:传动比大、传动效率高、运动精度高、回差小、低振动、刚性大和高可靠性等特点。在关节型机器人中,一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置。


  谐波减速器:传动比大、外形轮廓小、零件数目少且传动效率高。在关节型机器人中,谐波减速器一般放置在小臂、腕部或手部。


  据估计,到2020年中国每年需要消耗190000台机器人,到2020年实现机器人国产市场份额达50%(95000 台),2025年实现机器人国产市场份额超70%。在未来五年,这将为中国制造商提供超过740亿美元的机器人及相关服务潜在市场。随着我国工业机器人应用市场的快速发展,工业机器人用减速器市场需求规模也随之增长。一般情况下,一台工业机器人需要的减速器个数为4-6台。随着未来工业机器人的发展,中投顾问产业研究中心预测到2020年我国工业机器人减速器市场规模将超过40亿元,未来五年复合增长率约为30%。


  据行业人士介绍,一台精密减速器四大国际巨头采购价为3万元——5万元,卖给国内关系好的客户约7万元,关系一般的普通客户约12万元,内资企业采购精密减速器的成本比国际巨头贵一倍还多,可见其间的利润差别有多大。


  减速器在国内的市场现状


  长期以来,机器人用精密减速器技术一直由美国、德国、日本、捷克等国家掌控,其中世界75%的精密减速器市场被日本的哈默纳科和纳博特斯克占领,纳博特斯克生产RV减速器,约占60%的份额,哈默纳科生产谐波减速器,约占15%的份额。


  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。可以看出,减速器是制约机器人产业发展的关键因素。目前中国机器人的核心技术上还缺乏整体的突破。导致我国高端装备制造领域机器人产业发展缓慢,只能依靠进口RV减速器。


  关键部件进口比例较高,就会导致国内制造机器人成本高。特别是减速机,国内企业购买减速机的价格是国外企业的价格的将近数倍。这样国产机器人难以形成价格优势,只有年产量上500-1000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加速提上日程。


  目前减速器发展还存在产能扩大的瓶颈,涉及收费口、管理、技术等问题,日本的减速器出现供货周期延后的现象,最长的供货周期已经达到6个月以上,日本纳博特斯克的供货周期已从原来的2-3个月延长到现在的4-6个月,国产减速器产能不能在很短时间内实现成倍增长,无法满足不断扩大的市场需求。所以扩 产不仅是国产减速器面临的问题,也是日本减速器面临的问题之一。


  国内RV减速器的差距


  RV减速器的技术差距


  RV减速器需要的技术是很高的.其核心难点在各项工艺的密切配合。


  齿面热处理,这是输入条件,粗加工精度下的应力残留,在热处理的时候表面的刚度强度要一致;


  加工精度,热处理表面外硬内软,加工去除量不同,造成露出部分的性能的方差是关键;


  零件对称性,不同零件在不同角度下要一致;


  成组技术:如何进行相互配合;


  装配精度:如此高精密的装配;


  以上公差总的分配带来的结果是磨损和寿命.


  动力方面


  仿真难点:在建模完成动力学的多体动力学仿真之后,才可能知道各阶振动的情况;


  非线性特征,造成差异巨大,一旦存在共振点在工作点附近,则受影响;


  与系统集成发生耦合,集成后的机器人的运行点(额定转速)作为激振频率,会造成部件损毁,系统运行的范围往往是连续调速,6轴机器人总有1个轴可能会再额定点20%附近,除非经过良好的设计和实施;


  产品参数波动大,如此精密配合的系统,游隙/过盈配合只要偏差一点点,则接触刚度/啮合刚度都会差几倍,刚度矩阵的巨大变化造成了固有频率的波动。


  寿命优化和迭代方面


  一个稳定的车和一个振动的车,寿命可能差很多倍,想想也知道寿命去哪里了;


  有些材料的事情,不经历真实环境全生命周期测试是发现不了问题的。所以,必须要有一轮出现问题,然后再迭代设计的过程。


  目前机器人面临的问题看似是60%价格做不出来东西,90%价格做出来30%寿命的东西,其实寿命本身就是机械行业的水平的标志。


  RV减速器行业存在着管理问题


  国产减速器一直以来参考的对象都是横向的国外进口减速器某型号,从没听说过某减速器专门为某国产机器人深度定制,一个工业机器人,并不是只有减速器就足够了,更重要的是和伺服系统、运动控制系统的结合才能达到高精度和高稳定性,各家的技术都不一样,没听过国外的某两家机器人说自己的减速器和别家可以通用。国产减速器参考对象是怎样性能更逼近国外品牌,而不是怎样更适合国产机器人。一旦方向错了,那么后续使用就需要机器人厂商与国产减速器厂商不断协调、磨合、再协调、再磨合,对于研发工程师来说,研发周期也确实给不了他这么长时间。所以在管理减速器研发、生产方面,应该有一个行业标准,研发出属于中国机器人自己使用的减速器。


  目前,工业机器人使用的大多数RV减速器来自日本品牌,其次是韩国和捷克。全世界由国际机器人制造公司如ABB、Fanuc和Kuka使用的精密减速器中,有近75%为日本公司制造。



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点击次数:  更新时间:2018-11-19 10:10:09  【打印此页】  【关闭
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