據(jù)行業(yè)專家及協(xié)會(huì)資料調(diào)研，在全球范圍內(nèi)，機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用的精密減速機(jī)可分為 RV 減速機(jī)、諧波減速機(jī)和 SPINEA 減速機(jī)，三者的市場(chǎng)銷售數(shù)量占比約為 40%、40%、20%。 其中，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人最主流的精密減速器。
RV減速器：傳動(dòng)比大、傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)精度高、回差小、低振動(dòng)、剛性大和高可靠性等特點(diǎn)。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，一般將RV減速器放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置。
諧波減速器：傳動(dòng)比大、外形輪廓小、零件數(shù)目少且傳動(dòng)效率高。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，諧波減速器一般放置在小臂、腕部或手部。
據(jù)估計(jì)，到2020年中國(guó)每年需要消耗190000臺(tái)機(jī)器人，到2020年實(shí)現(xiàn)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)份額達(dá)50%(95000 臺(tái))，2025年實(shí)現(xiàn)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)份額超70%。在未來(lái)五年，這將為中國(guó)制造商提供超過740億美元的機(jī)器人及相關(guān)服務(wù)潛在市場(chǎng)。隨著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人用減速器市場(chǎng)需求規(guī)模也隨之增長(zhǎng)。一般情況下，一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人需要的減速器個(gè)數(shù)為4-6臺(tái)。隨著未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測(cè)到2020年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人減速器市場(chǎng)規(guī)模將超過40億元，未來(lái)五年復(fù)合增長(zhǎng)率約為30%。
據(jù)行業(yè)人士介紹，一臺(tái)精密減速器四大國(guó)際巨頭采購(gòu)價(jià)為3萬(wàn)元~5萬(wàn)元，賣給國(guó)內(nèi)關(guān)系好的客戶約7萬(wàn)元，關(guān)系一般的普通客戶約12萬(wàn)元，內(nèi)資企業(yè)采購(gòu)精密減速器的成本比國(guó)際巨頭貴一倍還多，可見其間的利潤(rùn)差別有多大。
減速器在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)現(xiàn)狀
長(zhǎng)期以來(lái)，機(jī)器人用精密減速器技術(shù)一直由美國(guó)、德國(guó)、日本、捷克等國(guó)家掌控，其中世界75%的精密減速器市場(chǎng)被日本的哈默納科和納博特斯克占領(lǐng)，納博特斯克生產(chǎn)RV減速器，約占60%的份額，哈默納科生產(chǎn)諧波減速器，約占15%的份額。
從成本上來(lái)說，目前全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成本構(gòu)成，35%左右是減速器，20%左右是伺服電機(jī)，15%左右是控制系統(tǒng)，機(jī)械加工本體可能只占15%左右，其他的部分主要就是應(yīng)用。可以看出，減速器是制約機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前中國(guó)機(jī)器人的核心技術(shù)上還缺乏整體的突破。導(dǎo)致我國(guó)高端裝備制造領(lǐng)域機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，只能依靠進(jìn)口RV減速器。
關(guān)鍵部件進(jìn)口比例較高，就會(huì)導(dǎo)致國(guó)內(nèi)制造機(jī)器人成本高。特別是減速機(jī)，國(guó)內(nèi)企業(yè)購(gòu)買減速機(jī)的價(jià)格是國(guó)外企業(yè)的價(jià)格的將近數(shù)倍。這樣國(guó)產(chǎn)機(jī)器人難以形成價(jià)格優(yōu)勢(shì)，只有年產(chǎn)量上500-1000臺(tái)，才有一定的規(guī)模效應(yīng)。因此，中國(guó)如果想要形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化， 擺脫國(guó)外機(jī)器人企業(yè)的掣肘，在機(jī)器人領(lǐng)域贏得自主，必須要將減速器國(guó)產(chǎn)化加速提上日程。
目前減速器發(fā)展還存在產(chǎn)能擴(kuò)大的瓶頸，涉及收費(fèi)口、管理、技術(shù)等問題，日本的減速器出現(xiàn)供貨周期延后的現(xiàn)象，最長(zhǎng)的供貨周期已經(jīng)達(dá)到6個(gè)月以上，日本納博特斯克的供貨周期已從原來(lái)的2-3個(gè)月延長(zhǎng)到現(xiàn)在的4-6個(gè)月，國(guó)產(chǎn)減速器產(chǎn)能不能在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)成倍增長(zhǎng)，無(wú)法滿足不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)需求。所以擴(kuò) 產(chǎn)不僅是國(guó)產(chǎn)減速器面臨的問題，也是日本減速器面臨的問題之一。
國(guó)內(nèi)RV減速器的差距
RV減速器的技術(shù)差距
RV減速器需要的技術(shù)是很高的.其核心難點(diǎn)在各項(xiàng)工藝的密切配合。
齒面熱處理，這是輸入條件，粗加工精度下的應(yīng)力殘留，在熱處理的時(shí)候表面的剛度強(qiáng)度要一致;
加工精度，熱處理表面外硬內(nèi)軟，加工去除量不同，造成露出部分的性能的方差是關(guān)鍵;
零件對(duì)稱性，不同零件在不同角度下要一致;
成組技術(shù)：如何進(jìn)行相互配合;
裝配精度：如此高精密的裝配;
以上公差總的分配帶來(lái)的結(jié)果是磨損和壽命.
動(dòng)力方面
仿真難點(diǎn)：在建模完成動(dòng)力學(xué)的多體動(dòng)力學(xué)仿真之后，才可能知道各階振動(dòng)的情況;
非線性特征，造成差異巨大，一旦存在共振點(diǎn)在工作點(diǎn)附近，則受影響;
與系統(tǒng)集成發(fā)生耦合，集成后的機(jī)器人的運(yùn)行點(diǎn)(額定轉(zhuǎn)速)作為激振頻率，會(huì)造成部件損毀，系統(tǒng)運(yùn)行的范圍往往是連續(xù)調(diào)速，6軸機(jī)器人總有1個(gè)軸可能會(huì)再額定點(diǎn)20%附近，除非經(jīng)過良好的設(shè)計(jì)和實(shí)施;
產(chǎn)品參數(shù)波動(dòng)大，如此精密配合的系統(tǒng)，游隙/過盈配合只要偏差一點(diǎn)點(diǎn)，則接觸剛度/嚙合剛度都會(huì)差幾倍，剛度矩陣的巨大變化造成了固有頻率的波動(dòng)。
壽命優(yōu)化和迭代方面
一個(gè)穩(wěn)定的車和一個(gè)振動(dòng)的車，壽命可能差很多倍，想想也知道壽命去哪里了;
有些材料的事情，不經(jīng)歷真實(shí)環(huán)境全生命周期測(cè)試是發(fā)現(xiàn)不了問題的。所以，必須要有一輪出現(xiàn)問題，然后再迭代設(shè)計(jì)的過程。
目前機(jī)器人面臨的問題看似是60%價(jià)格做不出來(lái)東西，90%價(jià)格做出來(lái)30%壽命的東西，其實(shí)壽命本身就是機(jī)械行業(yè)的水平的標(biāo)志。
RV減速器行業(yè)存在著管理問題
國(guó)產(chǎn)減速器一直以來(lái)參考的對(duì)象都是橫向的國(guó)外進(jìn)口減速器某型號(hào)，從沒聽說過某減速器專門為某國(guó)產(chǎn)機(jī)器人深度定制，一個(gè)工業(yè)機(jī)器人，并不是只有減速器就足夠了，更重要的是和伺服系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)合才能達(dá)到高精度和高穩(wěn)定性，各家的技術(shù)都不一樣，沒聽過國(guó)外的某兩家機(jī)器人說自己的減速器和別家可以通用。國(guó)產(chǎn)減速器參考對(duì)象是怎樣性能更逼近國(guó)外品牌，而不是怎樣更適合國(guó)產(chǎn)機(jī)器人。一旦方向錯(cuò)了，那么后續(xù)使用就需要機(jī)器人廠商與國(guó)產(chǎn)減速器廠商不斷協(xié)調(diào)、磨合、再協(xié)調(diào)、再磨合，對(duì)于研發(fā)工程師來(lái)說，研發(fā)周期也確實(shí)給不了他這么長(zhǎng)時(shí)間。所以在管理減速器研發(fā)、生產(chǎn)方面，應(yīng)該有一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)出屬于中國(guó)機(jī)器人自己使用的減速器。
目前，工業(yè)機(jī)器人使用的大多數(shù)RV減速器來(lái)自日本品牌，其次是韓國(guó)和捷克。全世界由國(guó)際機(jī)器人制造公司如ABB、Fanuc和Kuka使用的精密減速器中，有近75%為日本公司制造。
RV減速器：傳動(dòng)比大、傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)精度高、回差小、低振動(dòng)、剛性大和高可靠性等特點(diǎn)。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，一般將RV減速器放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置。
諧波減速器：傳動(dòng)比大、外形輪廓小、零件數(shù)目少且傳動(dòng)效率高。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，諧波減速器一般放置在小臂、腕部或手部。
據(jù)估計(jì)，到2020年中國(guó)每年需要消耗190000臺(tái)機(jī)器人，到2020年實(shí)現(xiàn)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)份額達(dá)50%(95000 臺(tái))，2025年實(shí)現(xiàn)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)份額超70%。在未來(lái)五年，這將為中國(guó)制造商提供超過740億美元的機(jī)器人及相關(guān)服務(wù)潛在市場(chǎng)。隨著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人用減速器市場(chǎng)需求規(guī)模也隨之增長(zhǎng)。一般情況下，一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人需要的減速器個(gè)數(shù)為4-6臺(tái)。隨著未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測(cè)到2020年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人減速器市場(chǎng)規(guī)模將超過40億元，未來(lái)五年復(fù)合增長(zhǎng)率約為30%。
據(jù)行業(yè)人士介紹，一臺(tái)精密減速器四大國(guó)際巨頭采購(gòu)價(jià)為3萬(wàn)元~5萬(wàn)元，賣給國(guó)內(nèi)關(guān)系好的客戶約7萬(wàn)元，關(guān)系一般的普通客戶約12萬(wàn)元，內(nèi)資企業(yè)采購(gòu)精密減速器的成本比國(guó)際巨頭貴一倍還多，可見其間的利潤(rùn)差別有多大。
減速器在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)現(xiàn)狀
長(zhǎng)期以來(lái)，機(jī)器人用精密減速器技術(shù)一直由美國(guó)、德國(guó)、日本、捷克等國(guó)家掌控，其中世界75%的精密減速器市場(chǎng)被日本的哈默納科和納博特斯克占領(lǐng)，納博特斯克生產(chǎn)RV減速器，約占60%的份額，哈默納科生產(chǎn)諧波減速器，約占15%的份額。
從成本上來(lái)說，目前全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成本構(gòu)成，35%左右是減速器，20%左右是伺服電機(jī)，15%左右是控制系統(tǒng)，機(jī)械加工本體可能只占15%左右，其他的部分主要就是應(yīng)用。可以看出，減速器是制約機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前中國(guó)機(jī)器人的核心技術(shù)上還缺乏整體的突破。導(dǎo)致我國(guó)高端裝備制造領(lǐng)域機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，只能依靠進(jìn)口RV減速器。
關(guān)鍵部件進(jìn)口比例較高，就會(huì)導(dǎo)致國(guó)內(nèi)制造機(jī)器人成本高。特別是減速機(jī)，國(guó)內(nèi)企業(yè)購(gòu)買減速機(jī)的價(jià)格是國(guó)外企業(yè)的價(jià)格的將近數(shù)倍。這樣國(guó)產(chǎn)機(jī)器人難以形成價(jià)格優(yōu)勢(shì)，只有年產(chǎn)量上500-1000臺(tái)，才有一定的規(guī)模效應(yīng)。因此，中國(guó)如果想要形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化， 擺脫國(guó)外機(jī)器人企業(yè)的掣肘，在機(jī)器人領(lǐng)域贏得自主，必須要將減速器國(guó)產(chǎn)化加速提上日程。
目前減速器發(fā)展還存在產(chǎn)能擴(kuò)大的瓶頸，涉及收費(fèi)口、管理、技術(shù)等問題，日本的減速器出現(xiàn)供貨周期延后的現(xiàn)象，最長(zhǎng)的供貨周期已經(jīng)達(dá)到6個(gè)月以上，日本納博特斯克的供貨周期已從原來(lái)的2-3個(gè)月延長(zhǎng)到現(xiàn)在的4-6個(gè)月，國(guó)產(chǎn)減速器產(chǎn)能不能在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)成倍增長(zhǎng)，無(wú)法滿足不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)需求。所以擴(kuò) 產(chǎn)不僅是國(guó)產(chǎn)減速器面臨的問題，也是日本減速器面臨的問題之一。
國(guó)內(nèi)RV減速器的差距
RV減速器的技術(shù)差距
RV減速器需要的技術(shù)是很高的.其核心難點(diǎn)在各項(xiàng)工藝的密切配合。
齒面熱處理，這是輸入條件，粗加工精度下的應(yīng)力殘留，在熱處理的時(shí)候表面的剛度強(qiáng)度要一致;
加工精度，熱處理表面外硬內(nèi)軟，加工去除量不同，造成露出部分的性能的方差是關(guān)鍵;
零件對(duì)稱性，不同零件在不同角度下要一致;
成組技術(shù)：如何進(jìn)行相互配合;
裝配精度：如此高精密的裝配;
以上公差總的分配帶來(lái)的結(jié)果是磨損和壽命.
動(dòng)力方面
仿真難點(diǎn)：在建模完成動(dòng)力學(xué)的多體動(dòng)力學(xué)仿真之后，才可能知道各階振動(dòng)的情況;
非線性特征，造成差異巨大，一旦存在共振點(diǎn)在工作點(diǎn)附近，則受影響;
與系統(tǒng)集成發(fā)生耦合，集成后的機(jī)器人的運(yùn)行點(diǎn)(額定轉(zhuǎn)速)作為激振頻率，會(huì)造成部件損毀，系統(tǒng)運(yùn)行的范圍往往是連續(xù)調(diào)速，6軸機(jī)器人總有1個(gè)軸可能會(huì)再額定點(diǎn)20%附近，除非經(jīng)過良好的設(shè)計(jì)和實(shí)施;
產(chǎn)品參數(shù)波動(dòng)大，如此精密配合的系統(tǒng)，游隙/過盈配合只要偏差一點(diǎn)點(diǎn)，則接觸剛度/嚙合剛度都會(huì)差幾倍，剛度矩陣的巨大變化造成了固有頻率的波動(dòng)。
壽命優(yōu)化和迭代方面
一個(gè)穩(wěn)定的車和一個(gè)振動(dòng)的車，壽命可能差很多倍，想想也知道壽命去哪里了;
有些材料的事情，不經(jīng)歷真實(shí)環(huán)境全生命周期測(cè)試是發(fā)現(xiàn)不了問題的。所以，必須要有一輪出現(xiàn)問題，然后再迭代設(shè)計(jì)的過程。
目前機(jī)器人面臨的問題看似是60%價(jià)格做不出來(lái)東西，90%價(jià)格做出來(lái)30%壽命的東西，其實(shí)壽命本身就是機(jī)械行業(yè)的水平的標(biāo)志。
RV減速器行業(yè)存在著管理問題
國(guó)產(chǎn)減速器一直以來(lái)參考的對(duì)象都是橫向的國(guó)外進(jìn)口減速器某型號(hào)，從沒聽說過某減速器專門為某國(guó)產(chǎn)機(jī)器人深度定制，一個(gè)工業(yè)機(jī)器人，并不是只有減速器就足夠了，更重要的是和伺服系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)合才能達(dá)到高精度和高穩(wěn)定性，各家的技術(shù)都不一樣，沒聽過國(guó)外的某兩家機(jī)器人說自己的減速器和別家可以通用。國(guó)產(chǎn)減速器參考對(duì)象是怎樣性能更逼近國(guó)外品牌，而不是怎樣更適合國(guó)產(chǎn)機(jī)器人。一旦方向錯(cuò)了，那么后續(xù)使用就需要機(jī)器人廠商與國(guó)產(chǎn)減速器廠商不斷協(xié)調(diào)、磨合、再協(xié)調(diào)、再磨合，對(duì)于研發(fā)工程師來(lái)說，研發(fā)周期也確實(shí)給不了他這么長(zhǎng)時(shí)間。所以在管理減速器研發(fā)、生產(chǎn)方面，應(yīng)該有一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)出屬于中國(guó)機(jī)器人自己使用的減速器。
目前，工業(yè)機(jī)器人使用的大多數(shù)RV減速器來(lái)自日本品牌，其次是韓國(guó)和捷克。全世界由國(guó)際機(jī)器人制造公司如ABB、Fanuc和Kuka使用的精密減速器中，有近75%為日本公司制造。