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【天富平台主管待遇】我国RV减速器取得突破性进展 打破日企近30年的垄断

9月8日消息,经过4年多校企合作攻关,我国RV减速器设计制造和批量生产取得重大突破,其精度、刚性、寿命等指标均达到或超过日企水平,打破日企30年的垄断。

机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”。工业机器人核心传动部件——RV减速器关键核心技术此前一直由日企掌握。

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减速器,简单点就是调节齿轮机械的传动。种类有三种,RV减速器、谐波减速器,行星减速器。减速器市场的冷暖可谓是工业机器人市场的晴雨表。


国产减速器迎来机遇

RV减速器传动比大、传动效率高、运动精度高、回差小、振动低、刚性大、可靠性高,是工业机器人的“御用”减速器,一台工业机器人的腿部、腰部和肘部需要4至6台RV减速器,减速器成本占40%至60%。目前,国际上具备大规模生产能力且产品性能可靠的RV减速器制造企业有三家。其中,日本纳博特斯克拥有30多年技术积累,发展成为全球最大的精密减速器制造企业,制造规模每年约100万台,占全球60%的市场份额,在中、重负荷机器人领域占有率高达90%。

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RV减速器性能决定了工业机器人的水平,是我国机器人产业的“卡脖子”部件。为打压中国机器人产业,纳博特斯克出售给ABB、库卡等四大机器人公司的减速器价格是给我国机器人企业价格的一半甚至更低。国内工业机器人厂商从纳博特斯克拿货还要被迫接受3至6个月的漫长供货期。国产减速器价格虽然便宜,供货期短,但“精度保持性”等产品关键性能远不及日本产品,大多只能供中、低端机器人使用。

北京工业大学教授张跃明介绍,全球工业4.0推动工业机器人需求不断增长。全球工业机器人“四大家族”都在扩充规模,产量每年增长20%,对RV减速器的需求每三个季度翻一番,纳博特斯克供不应求,给国产减速器带来机遇。然而,国内开发RV减速器的企业最多时达50多家,现在真正有产品上市的不超过10家,能满足机器人使用的不过两三家。

打破日企30年垄断

6年前,作为北京市科委国家重大专项,张跃明将日本RV减速器理论研究作为课题。他介绍,RV减速器设计制造涉及齿轮啮合原理、动态力学分析,精度保持性、产品一致性、减速器与机器人算法结合是三项最核心的技术要求,需要长达10年的基础理论和经验数据积累。

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2015年底,河北智昆精密传动科技有限公司(下称“河北智昆”)与北京工业大学开展“产、学、研、用”一体深度合作,在RV减速器产品设计、数学建模、计算机仿真技术及齿轮啮合理论等方面深入研究,解决了精度、寿命等困扰国内企业多年的关键问题。经过4年校企攻关,完成RV减速器产品设计、关键零部件制造工艺和测试技术研究,开发多种规格产品并批量生产,其精度、寿命、噪音等指标均达到或超过纳博特斯克水平,实现国产化和产业化,打破日企30年的垄断。

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河北智昆首席科学家、精密传动研究院院长、北京工业大学教授张跃明说,RV减速器是精密传动领域技术难度非常高的产品,纳博特斯克为了维护其垄断地位,将精度最高、加工难度最大的核心零部件放在日本生产。河北智昆与国家级实验室合作,全部解决钢材、铸造、热处理等问题,国家级实验室和高精尖的机床设备、专门快速检测工具支撑了RV减速器的低成本、高效率、稳定性、批量化生产制造。目前,河北智昆已经与ABB等十余家机器人企业建立合作关系,产品进入测试、试用阶段,利用一年时间,完成6000小时以上全面功能测试印证和市场化应用,2至3年内将产品打入ABB、库卡公司。

张跃明说,全球机器人“四大家族”伴随汽车工业发展壮大,其在汽车、3C电子等行业的地位难以撼动,国产机器人与“四大家族”在汽车、3C电子工业领域竞争已不太现实。国产RV减速器和工业机器人产业要良性互动,共同成长,不断创新,培育更多应用场景,开拓新市场、做大新蛋糕,与日本RV减速器和“四大家族”开展错位竞争,争取“弯道反超”。

河北智昆负责人陈阳认为,国产工业机器人企业可在全球机器人“四大家族”无暇顾及的制药、钢铁、物流、家具、纺织、鞋服领域以及水下、防爆、无菌等特殊应用环境开拓市场,提升机器人设计制造配套和系统集成服务能力,单个企业在细分领域完成纵向经验技术积累,再向横向扩展更多应用空间。预计经过5年的高强度投入,随着我国自主机器人产业的提升,相关制造业可以实现智能化、自动化升级,“中国制造”将重塑成本优势。

短板需要尽快弥补

“RV减速器虽小,却反映出一个国家的整体工业水平、制造能力。”张跃明说,国产RV减速器设计制造和批量生产取得重大突破,但是仍有一些短板需要尽快弥补,才能真正形成完全自主化优势。

首先是国产制造设备落后造成RV减速器生产成本较高,缺乏竞争力,存在技术风险隐患。核心零件针齿壳和摆线轮的加工设备从欧洲进口,单台均在1500万元以上,日本设备相对便宜,但对我国减速器企业禁售。国产机床精度与国外差距不大,但是对RV减速器零件加工工艺缺乏经验。因此,需要机床企业与减速器企业联合攻关,加速开发便宜好用的国产核心设备,提高减速器产品竞争力。

其次是RV减速器核心零部件轴承仍受制于国外。国产轴承在RV减速器装机时间短,精度和寿命不及进口产品。鉴于欧洲轴承价格昂贵,日产RV减速器轴承对我国禁售,RV减速器轴承国产化迫在眉睫,需要国内轴承企业潜心研究基础理论,提高设计制造技术工艺水平,批量制造性能稳定的产品。

第三是由于热处理技术不过关,使零件变形较大,需提高热处理工艺和国产热处理设备制造水平,替代高价进口设备。

过去三年资本跃跃欲试。市场变化的速度远远超出想象,量价齐跌的当下,减速器行业作为重资产投资的典型代表,众多已入局的企业面临进退维谷的境地。

从中国工业机器人产量数据来看,按照国家统计局的口径,名义增速上,2019年前三季度均处于同比下滑的态势;实际增速上,实际增速大于名义增速,并在逐年拉大,说明新进企业在增加,并贡献了工业机器人的产量,侧面反映出机器人企业数量持续增加,行业在稳步向前。四季度开始,名义增速由负转正,预示行业拐点或将来临。对于减速器厂商而言,2020年有望迎来英雄时代。

新增的工业机器人需求必然能带动减速器产业的快速发展,同时,减速器本身有额定的使用寿命,需要定期更换。工业机器人的工作寿命一般为8——10年,期间减速器作为传动、承重部件,磨损不可避免,其使用寿命通常在两年左右,因而,当前保有的工业机器人维修保养亦需要大量的减速器替换。预计2020——2023年,工业机器人用减速器需求量超360万台。

由于机器人用精密减速器在精度、速度等方面要求极高,国产厂商技术水平仍有待提高。数据显示,国内机器人减速器70%以上的市场份额被外资减速器企业垄断(Nab、HD、住友、新宝等),国产化率不足30%。

从产品类型来看,国产谐波减速器进步相对明显,目前已经涌现如绿的、来福、大族精密等厂商,从品牌度和市场份额上均有较大的提升;国产RV减速器发展相对缓慢,虽然具备量产能力的厂商不在少数,但是从市场占比和品牌度来看,稍显弱势,国产厂商中尚无综合优势较为突出的厂商代表,年产销量在2万台左右的厂商屈指可数,尚难以对外资巨头构成直接威胁。从另一方面来看,RV减速器市场格局的不确定性强于谐波减速器市场,RV减速器的高技术和高投资是主要的门槛,在一定程度上对入局者提出更高的要求。

文章来源: 新华网

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