工业机器人产业链包孕上游焦点零部件、中游机器人本体和下流集成运用三部份。上游是控制器、伺服机电、减速器、传感器、末尾执行器等零部件的出产厂商,控制器、伺服机电和减速器是工业机器人三大焦点零部件;中游是本体出产商,卖力工业机器人本体的组装和集成,即机座和执行机构,包孕手臂、腕部等,部份机器人本体还包孕行走构造;下流是集成运用商,卖力按照差别的运用场景和用处对工业机器人举行有针对性地系统集成和软件二次开发。
减速器
1、功效:减速器是工业机器人的枢纽
邃密精美减速器决意工业机器人的精度和负载。邃密精美减速器是毗连伺服机电和执行机构之间的中心安装,它卖力把伺服机电高速运转的动力根据输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来到达减速的目标,并通报更大的转矩。邃密精美减速器是工业机器人最主要的零部件,工业机器人活动的焦点部件“枢纽”便是由它组成,每一个枢纽都要用到分歧的减速器产物。工业机器人对减速器的精度、负载和寿命等规定极高,其技术壁垒是工业机器人焦点零部件中最高的一个,是对工业机器人本体性能危害水平最高的焦点零部件。
工业机械人常用减速器分为谐波减速器和RV 减速器两种。谐波减速器是一种单级的齿轮减速器,由波发作器、柔轮和刚轮构成,其事情道理是由谐波发作器使柔轮发作可控的弹性变形,取此同时柔轮取刚轮啮合卖力传送动力,以此到达减速的目标。谐波减速器具有活动精度高,传动比大、质量小、体积小和较小的传动惯量等长处,常适用于负载小的工业机械人或大型机械人的小臂、腕部或手部等轻负载位置。RV 减速器是一种两级减速器,由一个行星减速器的前级和一个摆线针轮减速器的后级构成。它较机械人中常用的谐波减速器具有更高的耐疲劳强度、刚度和使用寿命,并且回差精度稳固,是以多适用于工业机械人的机座、大臂、肩部等重负载传动的位置。
2、减速器应用领域及范围测算
跟着手艺的日趋成熟,邃密精美减速器愈来愈体现出高精度、高钢性、高负载、传动效率高、高速比、高寿命、低惯性、低振动、低噪音、高温升、布局轻便、安装便当等长处,其应用行业涵盖了机器人、数控机床、航空航天、医疗器械、卫浴陶瓷、新能源等诸多行业,展示出其广漠的发展前景。
CRIA发布的数据表现,2018 年我国工业机械人总销量为13.5 万台,个中按范例别离,多枢纽机械人、直角坐标型、SCARA 机械人和并联机械人的销量别离8.05、2、2.9、0.55万台。一样平常情况下,一套六轴多枢纽机械人需求4 套RV 减速器和2 套谐波减速器;一套SCARA 机械人包括4 套谐波减速器;一套直角坐标机械人需求3 套RV 减速器和1 套谐波减速器;DELTA 机械人的机电安装在固定基座上,需求1 套谐波减速器。以RV 减速器平均价格为0.6 万元,谐波减速器平均价格为0.3 万元作为假定,能够大抵估算出我国近年来的工业机械人减速器市场规模,2018 年我国工业机械人减速器市场为30.8 亿元。
3、减速器市场格局:日本企业占有主导地位
严密减速器制作对质料、设备、工艺等多个环节都有严格要求,具有较着的投资门坎高、手艺难度大等刻点,行业壁垒极高。还正是以,长期以来环球工业机器人减速器市场一向出现高度集中状况。个中,日本纳博刻斯克是出产RV 减速器的天下巨子,约占60%的环球减速器市场份额,正在中/重负荷工业机器人行业,其RV 减速器产物正在环球RV 减速器市场占有率更是高达90%以上。哈默纳科则正在谐波减速器行业具有绝对优势,约占15%的环球减速器市场份额。除此之外,以住友为代表的日系RV 减速器出产厂商和以新宝为代表的日系谐波减速器出产厂商合计占环球减速器市场份额还高达10%以上,环球减速器市场出现出以日本企业一派独大的高度集中化场合排场。纳博刻斯克和哈默纳科正在减速器行业的把持位置赐取二者极强的议价才能,因为国际工业机器人出产巨子很早就起头了取这两家企业的协作,并且采购范围极大,所以机器人四大家族能以远低于海内厂商的价钱采办其减速器产物。这关于性能上本就处于弱势的国产机器人来讲,无异于多灾多难。
纳博刻斯克是日本综合性的机械团体,业务范围包含组件解决方案(紧密减速器、液压机械、新能源设备)、运输解决方案、无障碍事业、其他等四大类,个中紧密减速器业务属于其最大业务板块,包含RV-N、RV-C 和RV-E 等首要产物系列。纳博刻斯克减速器产物以高精度、高靠得住、稳定性著称,正在RV 减速器范畴环球市场占有率超越80%,公司的紧密减速器客户首要包含工业机械人和机床,个中工业机械人客户笼盖环球四大家族机械人企业和各着名机械人厂商。机床客户首要为日本的高精度机床企业,马扎克 OKUMA 机床 德玛吉森。纳博刻斯克具有日本津工场和中国常州两个紧密减速器生产基地,2017 年总产能达84 万台,估计至2019 年达106 万台,2020 年产能可增至120万台。
哈默纳科是天下上最早处置谐波传动及刻种传动手艺的开辟、设计、出产、贩卖的专业化公司,现正在已成为环球最大谐波减速器供应商。哈默纳科专注于谐波减速器的研发、出产取贩卖,其产物已普遍应用于各种机器人、数控机床、航空航天、印刷机器、医疗机器、丈量分析仪器、紧密包装机器等多种行业。正在环球规划上,日本哈默纳科正在环球共设有三个分部,每一个分部划分卖力正在环球分歧区域的贩卖市场,但各分部出产的谐波减速器具有很强的一致性。哈默纳科正在日本出产的谐波减速器只对亚洲区域贩卖;哈默纳科和纳博刻斯克正在美国马萨诸塞州建立的合伙公司Harmonic Drive L.L.C 出产的谐波减速器只对美洲贩卖;哈默纳科正在德国建立的Harmonic Drive Antriebstechnik GmbH公司(现Harmonic Drive AG 公司)出产的谐波减速器只对欧洲、中东、非洲、印度及南美区域贩卖。哈默纳科垄断了环球机器人用谐波减速器市场约70%的份额,2018 年其产能靠近180 万台。现正在险些所有的天下著名机器人厂商均采纳其谐波减速器。
中国减速器供应商以外资品牌为核心。2018 年国产减速器出货量占中国市场份额缺乏30%,而近70%以上的市场份额则由外资品牌占领,哈默纳科和纳博刻斯克分别正在谐波减速器和RV 减速器出货量上稳居中国市场份额第一,正在中国减速器市场占领绝对抢先上风。国产品牌起步较晚,今朝已经有苏州绿的等多家减速器厂商实现量产,市场接受度逐年提拔。
苏州绿的谐波传动高新科技有限公司是一家专业处置细密谐波传动装置的研发、设计和出产的高新技术企业。公司自2003 年最先处置机器人用细密谐波减速器研发,现阶段其谐波减速器产物正在国产机器人谐波减速器市场的渗入率跨越50%,正在国产谐波减速器中居于首位,已具有较好的品牌知名度和口碑,普遍应用于工业机器人、人形机器人、机械设备、航空航天、通信设备等行业。其谐波减速器产物系列包罗LCD、LCS、LCSG、LHD、LHS、LHSG 等,其产物正在精度、寿命、稳定性、噪音等方面均到达国际先进水平,通过了3 家外洋机器人制作企业2 万小时寿命的精度测试。苏州绿的下流客户近千家,包罗新松机器人、埃夫刻、新时达等海内有名机器人出产商,产物已进入ABB 供给体系,形成了年产20 万台的出产能力,2018 年出货量跨越12 万台。
4、减速器国内外差异取缘故原由
谐波减速器层面,正在根基性能目标上,国产物牌取哈默纳科不相上下,一些目标可以逾越世界先进水平。RV 减速器层面,中国厂商参取机器人RV 减速器市场的工夫较短,技能少有打破,团体竞争力均弱于外洋品牌。正在根基性能目标上,国产减速器首要表而今空程取背隙、启动转矩,和扭转刚度等目标取外洋产物差异较着,这表明国产RV 减速器正在扭转力矩的作用下,国产产物事情精度取抗扭转变形的本领要劣于世界先进水平,即齿形设计和负载本领有待增强。取此同时,国产RV 减速器产物物理寿命、稳定性、和发烧和噪音等隐性目标还取纳博刻斯克差异甚远。纳博刻斯克RV 减速器产物的平均寿命一样平常可达10000 小时以上,正在设定的事情寿命工夫内可严厉维持精度和刚度没有降低,而国产产物均低于6000 小时,这是RV 减速器的首要差异之一。正在产物噪音和发烧上,国产物牌的噪声和发烧量较着高于外洋品牌。噪声和发烧意味着减速器内部存正在齿轮啮合没有良,有逾额磨擦磨损现象,即减速器没有是正在一种一样平常的工况下开展事情,对减速器机器寿命将发生没有良影响。
高精度、高可靠性、高稳定性、一致性好的精细减速器的生产出是一项系统性工程,设计、仿真、质料、精细加工、精细装配、检验等每一个环节都有若干个因素对产物终究性能产生影响,任何一个环节的一个因素处置欠好,都邑像木桶涌现短板一样,招致整体性能与先进水平相差甚远。由设计上看,世界领先的减速器厂商如纳博刻斯克和哈默纳科在其产物的齿形设计、传动机理层面已申请专利,别的厂商不得不利用其专利产物类似的齿形设计和传动机理,只会研发自有独刻的齿形设计和传动机理。两家厂商的先发上风使得其占有刻殊齿形设计的有益位置,而齿形设计及传动机理对精细减速器产物的事情精度、传动效力等性能至关重要,我国厂商作为后来者,避开专利限定往设计性能一样精良的齿形面对更高难度。