行業(yè) | 被日本壟斷的精密減速器,到底牛在哪?

全球工業(yè)機器人用的精密減速器基本為日本所壟斷，最近幾年，雖然國內(nèi)也有量產(chǎn)的RV減速器，但卻鮮有國產(chǎn)機器人企業(yè)選用，目前中國市場的減速器普遍依賴進口。

日本安川機器人揮刀削豌豆

作為傳統(tǒng)的制造強國，德國、意大利、日本等國家的減速機產(chǎn)品在材料、設(shè)計水平、質(zhì)量控制、精度、功率密度、可靠性和使用壽命等方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

減速器在機械傳動領(lǐng)域是連接動力源和執(zhí)行機構(gòu)之間的中間裝置，通常它把電動機、內(nèi)燃機等高速運轉(zhuǎn)的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的，并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。

在航空航天、機器人和醫(yī)療器械等發(fā)展的推動下，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動平穩(wěn)的高性能精密減速器需求加大，其中RV減速器和諧波減速器更是精密減速器中重要的兩種減速器。

精密減速機，是一種動力傳達(dá)機構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置。

Nabtesco減速機

目前全球能夠提供規(guī)?；倚阅芸煽康木軠p速器生產(chǎn)企業(yè)不多，絕大多數(shù)市場份額都被日本企業(yè)占據(jù)：Nabtesco的RV減速器約占60%，Harmonica的諧波減速器約占15%，還有住友重工(SUMITOMO，未查到比例)。尤其在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用比例，是壓倒性的。

拆解精密減速機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

Nabtesco(納博特斯克)是由帝人精機和納博克(1956年生產(chǎn)了日本第一個自動門)這兩家日本公司強強合并組成。作為運動控制系統(tǒng)和零部件的生產(chǎn)商，這兩家公司都在其特定的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，掌握了高端核心技術(shù)，控制著很大的市場份額。

作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商，Nabtesco生產(chǎn)高性能減速機、中空軸減速機，以及單軸伺服執(zhí)行器和控制器。

其生產(chǎn)的精密設(shè)備具有高扭矩、高剛性和高耐過載沖擊荷載能力的同時，兼有高精密和非常低的回程間隙，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、雷達(dá)天線、工業(yè)機器人、半導(dǎo)體和焊接技術(shù)等工業(yè)自動化領(lǐng)域。

工業(yè)機器人各關(guān)節(jié)應(yīng)用精密減速機

日本Harmonic Drive Systems Inc.(簡稱HDSI)是整體運動控制的領(lǐng)軍企業(yè)，其生產(chǎn)的Harmonic Drive組合型諧波減速機，具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、仿人機器人、半導(dǎo)體液晶生產(chǎn)裝置、光伏設(shè)備、光學(xué)儀器、精密機床等各種尖端領(lǐng)域。

諧波減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領(lǐng)域，HDSI產(chǎn)品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達(dá)到精密級的傳動誤差。

Harmonic Planetary Gears諧波行星減速器

諧波傳動減速器是一種靠波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合，從頭傳遞運動和動力的齒輪傳動系統(tǒng)。

Harmonic Planetary Gears諧波行星減速器

日本住友SUMITOMO是擁有400多年歷史的世界500強之一的住友集團旗下的建設(shè)機械廠家，住友產(chǎn)品在1967年憑借自身技術(shù)，開發(fā)研制了第一臺液壓挖掘機之后，目前世界各地到處活躍著住友液壓挖掘機的身影。

住友減速機

住友減速機包含各種型號減速機，如住友大型斜齒輪減速箱，住友行星齒輪減速機，住友斜齒輪減速機，住友蝸輪蝸桿減速機等。減速比大，效率高，針齒嚙合系套式滾動摩擦，嚙合表面無相對滑動，一級減速效率可達(dá)94%。

作為精密機械工業(yè)的一個巔峰之作，減速機的技術(shù)門檻非常之高，RV減速機里面完全是由高精度的元件，齒輪相互嚙合，對材料科學(xué)，精密加工裝備，加工精度，裝配技術(shù)，高精度檢測技術(shù)提出了極高的要求。

國內(nèi)企業(yè)研發(fā)多是通過反向工程獲得數(shù)據(jù)，完全知其然而不知其所以然。所以盡管國內(nèi)有部分企業(yè)在技術(shù)水平上取得了重大突破，但國產(chǎn)減速器在精度的保持性、精度壽命和產(chǎn)品壽命上都存在研發(fā)難點，各項難點導(dǎo)致國產(chǎn)減速器的一致性較差，產(chǎn)品之間可復(fù)制性低。

另一方面，加工制造減速機零部件的設(shè)備都非常昂貴，比如美蓋勒平面磨床，單價折合人民幣就接近千萬元。在沒有足夠的產(chǎn)量支撐下，設(shè)備攤銷成本高得嚇人。

國產(chǎn)精密減速機成本比國外競爭對手高，性能卻比對手差，銷量當(dāng)然不好，也不可能實現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，實現(xiàn)盈利。而沒有盈利，沒有批量就沒有足夠的資源進行技術(shù)改進探索研發(fā)，也沒有辦法形成質(zhì)量控制，更沒有辦法改進技術(shù)和性能。

目前應(yīng)用于機器人領(lǐng)域的減速機主要有兩種，一種是RV減速器，另一種是諧波減速器。在關(guān)節(jié)型機器人中，由于RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，一般將RV減速器放置在機座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。

對于高精度機器人減速器，日本具備絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，目前全球機器人行業(yè)75%的精密減速機被日本的Nabtesco和HarmonicDrive兩家壟斷(業(yè)界俗稱RV減速機和諧波減速機)，包括ABB、FANUC、KUKA等國際主流機器人廠商的減速器均由上述兩家公司提供。

據(jù)行業(yè)內(nèi)部人士透露，ABB、發(fā)那科、安川、庫卡等國際主流機器人整機廠商均由以上兩家日本公司提供減速機，并且與兩家公司有著非?？量痰暮献鳁l件，即在使用這兩家公司產(chǎn)品時不能再使用別家的產(chǎn)品，否則將解除合作關(guān)系。

核心零部件一直限制著中國機器人的快速發(fā)展，如果我們想要形成機器人產(chǎn)業(yè)化， 擺脫國外機器人企業(yè)的掣肘，在機器人領(lǐng)域贏得自主，必須要將減速器國產(chǎn)化加速提上日程。