中国制造业工业机器人上游减速机产业链分析

2020/7/27 16:39:10行业资讯来源:控制工程网
摘 要:我国制造业正迎来高端制造的关键转型期,工业机器人对中国制造业转型升级、推动其他产业高速发展有着重要意义。   工业机器人产业链分为上中下游,上游是机器人核心零部件,如减速器、伺服系统、控制器。...

当前,我国制造业正迎来高端制造的关键转型期,工业机器人对中国制造业转型升级、推动其他产业高速发展有着重要意义。
工业机器人产业链分为上中下游,上游是机器人核心零部件,如减速器伺服系统控制器,技术壁垒较高,在机器人的成本中占比最大,约为65%~75%; 中游是机器人本体制造,是机器人的支撑基础和执行机构,属于重资产环节; 下游是机器人应用环节,主要是系统集成商根据机器人不同应用场景进行系统集成和软件二次开发,虽然收益率较高, 但是技术含量较低,竞争激烈。
机器人三大核心零部件中, 减速器系统占比约为30%~40%,伺服系统约为20%~30%,控制器系统约为10%~15%。核心零部件一直是限制机器人产业发展的桎梏,从目前的情况来看,国产企业开始向该领域进军,近些年来诞生了一批真正拥有自主产业的企业。
一、减速机
减速机安装在机器人的关节,用来精确控制机器人动作,传输更大的力矩。减速机主要分为RV减速机和谐波减速机。RV减速机主要应用于负载较大的关节上,谐波减速机主要配置与负载较低的关节。一台工业机器人一般会配置多个减速器。减速器在工业机器人三大零部件中技术难度最大,行业高度垄断。
RV减速器需要承受大负载且需保证高精度,因此其技术难点主要集中在工业和装配方面:一是精密加工及装配技术。RV减速器的减速比较高,对特殊部件和紧密装配技术有很高要求。二是材料成型技术。RV减速齿轮需具有耐磨性和高刚性,对于材料化学元素控制、表面热处理方面难度较大。
谐波减速器主要由波发生器、柔轮、刚轮组成。工作原理在于依靠波发生器使柔轮产生可控弹性变形,而柔轮比钢轮少N个齿轮位。因此,当波发生器转一圈,柔轮移动N个齿轮位,产生所谓的错齿运动,从而实现了主动波发生器与柔轮的运动传递。谐波减速器是通过柔轮的弹性变形来实现传动,其优势是传动比大、零部件数目少;其缺点是弹性变形回差大,这就不可避免地会影响机器人的动态特性抗冲击能力等。
目前减速器的主要供应商是日本的纳博(Nabtesco) 和哈默纳科(HarmonicDrive),占全球市场75%市场份额。日本纳博具备全系列产品,应用广泛。ABB、发那科(Fanuc)、库卡(kuka)、安川等国际主流机器人厂商的减速器均由纳博和哈默纳科提供。
谐波减速器对技术要求较低,我国苏州绿的和中技克美已经实现量产且应用于国产机器人,国产谐波减速器减速比范围与日本哈默纳科相当,但在输出扭矩、平均寿命上仍与国外产品有一定差距。RV减速器要求精度较高,要求承载的负载较大。目前我国南通振康、中大力德、双环传动已实现量产,与国外RV减速器输出扭矩范围相当,但传动精度、扭转刚度方面不足,工艺水平仍与国外产品有差距。

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