破瓶頸 打造工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器國產(chǎn)化裝備
一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，伺服電機(jī)、控制器、減速器是其最核心的三個(gè)關(guān)鍵零部件，而機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器因其傳動(dòng)比范圍大、精度較穩(wěn)定、疲勞強(qiáng)度較高，且具有更高的剛性和扭矩承載力，廣泛用于機(jī)器人機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，但也因此，在設(shè)計(jì)上需要使用更為復(fù)雜的過定位結(jié)構(gòu)，制造工藝和成本控制難度較大，且對于減速器類產(chǎn)品的制造設(shè)備受到極大限制。
為打破行業(yè)壟斷，制造具有中國品牌的機(jī)器人核心零部件，秦川集團(tuán)充分發(fā)揮公司復(fù)雜型面數(shù)字制造工藝裝備優(yōu)勢，針對機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器的兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，即漸開線外嚙合行星齒輪傳動(dòng)和擺線針輪行星傳動(dòng)，確定了針對擺線輪、針齒殼、偏心軸、行星架和行星齒輪5大零部件的關(guān)鍵工藝，研發(fā)出了MK2336、VG80、QYF007、QYF007T等專用加工裝備，對于機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器在精加工階段的關(guān)鍵設(shè)備高精度磨齒機(jī)，秦川集團(tuán)更是有在高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域與國外品牌角力的能力和底氣。作為機(jī)床工具行業(yè)的龍頭企業(yè)，公司磨齒機(jī)產(chǎn)品被工信部評(píng)為“制造業(yè)單項(xiàng)冠軍”，其齒輪加工機(jī)床市場占有率超過60%。公司研發(fā)的YK7332AT數(shù)控高效成形磨齒機(jī)可以對擺線齒輪、針齒殼、漸開線圓柱齒輪和花鍵等零件進(jìn)行高精度加工，解決減速器關(guān)鍵零件加工的“卡脖子”問題。秦川集團(tuán)得天獨(dú)厚的裝備制造優(yōu)勢既可以實(shí)現(xiàn)減速器供應(yīng)鏈的安全保障，同時(shí)產(chǎn)品的工藝迭代還可隨著精密磨齒機(jī)等設(shè)備的升級(jí)而實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)。
做標(biāo)準(zhǔn) 構(gòu)筑秦川特有的技術(shù)壁壘
由于工業(yè)機(jī)器人減速器高精度、高剛度的特點(diǎn)，以及批量化生產(chǎn)的工藝、設(shè)備沒有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可循，秦川集團(tuán)從一開始就堅(jiān)持正向研發(fā)，在守正中創(chuàng)新，走直線追趕之路。
為了滿足用戶定制化需求，為用戶提供全方位解決方案，秦川集團(tuán)提出自主研發(fā)減速器數(shù)字化正向設(shè)計(jì)平臺(tái)，以快速滿足多品種、換型快的市場需求，實(shí)現(xiàn)減速器產(chǎn)品的數(shù)字化生產(chǎn)和服務(wù)。依托五十多年在齒輪傳動(dòng)、研發(fā)、設(shè)計(jì)、鑄造、熱處理、制造、檢測和試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)積累，秦川集團(tuán)采用具有國際先進(jìn)水平的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件及有限元分析系統(tǒng)進(jìn)行正向研發(fā)，依據(jù)載荷譜進(jìn)行減速器產(chǎn)品數(shù)字化建模、裝配和虛擬樣機(jī)仿真，對樣機(jī)的設(shè)計(jì)、加工、裝配、試驗(yàn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析優(yōu)化，形成數(shù)字化的減速器產(chǎn)品，之后，進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)行試驗(yàn)、振動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)仿真、姿態(tài)調(diào)整等工作，并獲得減速器的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后，通過測試試驗(yàn)結(jié)果對數(shù)字化正向設(shè)計(jì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行再優(yōu)化和再調(diào)整，從而達(dá)到減少試驗(yàn)次數(shù)，縮短試驗(yàn)的流程，提高新產(chǎn)品研發(fā)水平的目的。通過正向設(shè)計(jì)，可與實(shí)際的測試驗(yàn)證重合度達(dá)到96%以上。
在直道追趕中，秦川集團(tuán)憑借國內(nèi)關(guān)節(jié)減速器聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)主要單位身份起草《機(jī)器人用精密擺線行星齒輪減速器》標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步脫穎而出，掌握了該領(lǐng)域話語權(quán)。目前，公司牽頭和參與起草國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，獲授權(quán)專利8項(xiàng);作為國內(nèi)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器第一方陣企業(yè)，2022年，該公司參與申報(bào)的“工業(yè)機(jī)器人精密減速器測試方法與性能提升技術(shù)研究”項(xiàng)目榮獲中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)(科技進(jìn)步獎(jiǎng))。
舉全力 做強(qiáng)核心零部件產(chǎn)業(yè)的“主力軍”
數(shù)據(jù)顯示，2021年我國工業(yè)機(jī)器人減速器總需求量為93.11萬臺(tái)，同比增長78.06%。其中增量需求82.41萬臺(tái)，同比增長95.05%;存量替換量為10.70萬臺(tái)，同比增長6.57%。面對巨大的國產(chǎn)替代空間，秦川集團(tuán)將工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器項(xiàng)目作為集團(tuán)“5221”戰(zhàn)略布局中高端制造領(lǐng)域的重點(diǎn)支撐，并舉集團(tuán)全力將其打造為核心零部件產(chǎn)業(yè)的“主力軍”。
2018年，秦川集團(tuán)開工建設(shè)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器廠房2.8萬㎡，生產(chǎn)作業(yè)面積2.2萬㎡，累計(jì)投入各類加工、檢測、測試設(shè)備150臺(tái)(套)，為機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器產(chǎn)業(yè)提升產(chǎn)能打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2020年，公司發(fā)布公告以 4.29億元收購沃克齒輪100%股權(quán)，沃克齒輪作為集團(tuán)最大的產(chǎn)品中試基地，一方面可以對公司的機(jī)床產(chǎn)品進(jìn)行及時(shí)的反饋升級(jí)迭代，助力公司研發(fā)性能更優(yōu)的減速器產(chǎn)品;另一方面，沃克齒輪在齒輪制造方面優(yōu)秀的技術(shù)積累及規(guī)模化的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，也能助力公司機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器業(yè)務(wù)規(guī)模化生產(chǎn)及優(yōu)化成本質(zhì)量。比如，對于減速器關(guān)鍵零件材料，秦川集團(tuán)利用沃克齒輪在熱處理方面的技術(shù)優(yōu)勢，成功解決減速器關(guān)鍵零件新材料在熱處理方面的瓶頸，其耐磨性測試表明，使用新材料后，傳動(dòng)精度和反向間隙數(shù)據(jù)強(qiáng)基項(xiàng)目研發(fā)新材料明顯優(yōu)于老材料。
此外，集團(tuán)還依托秦川數(shù)控和秦川思源量儀的一體化測控技術(shù)開發(fā)與設(shè)備研制領(lǐng)域的能力，根據(jù)機(jī)器人減速器的產(chǎn)品要求，自主設(shè)計(jì)制造了機(jī)器人減速器產(chǎn)品試驗(yàn)臺(tái)，包括零部件測量平臺(tái)和整機(jī)測試平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)室測試及部分客戶的掛機(jī)實(shí)驗(yàn)，回轉(zhuǎn)精度、剛度要求等性能指標(biāo)完全滿足設(shè)計(jì)要求，并得到用戶認(rèn)可。
截止2021年，秦川集團(tuán)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器約占到國產(chǎn)同類產(chǎn)品品牌市場份額的20%-25%，產(chǎn)品在國內(nèi)外機(jī)器人本體制造商及集成商中得到廣泛應(yīng)用，部分型號(hào)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)小批量出口。