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減速機(jī)行業(yè)的技術(shù)與競(jìng)爭(zhēng)格局分析

作者:尚合機(jī)電 日期:2020-10-13 點(diǎn)擊:1649
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行業(yè)概況

1、工業(yè)機(jī)器人

廣泛應(yīng)用于汽車制造、電器設(shè)備生產(chǎn)、食品機(jī)械加工等產(chǎn)業(yè)制造上,隨著人工費(fèi)用的增長(zhǎng),機(jī)器人替代人工的趨勢(shì)越來(lái)越明顯,而機(jī)器人生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品一致性好、裝配精度高等優(yōu)點(diǎn)也越來(lái)越受到廠商的重視。

主要類型有:多關(guān)節(jié)機(jī)器人、直角坐標(biāo)型機(jī)器人、SCARA機(jī)器人和DELTA并聯(lián)機(jī)器人。

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機(jī)器人的發(fā)展史

工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈:主要由上游核心零部件、中游工業(yè)機(jī)器人本體組裝以及下游系統(tǒng)集成構(gòu)成。其中控制器、伺服電機(jī)及精密減速器是機(jī)器人最重要的核心零部件。

機(jī)器人的主要成本構(gòu)成:減速器35%左右,伺服電機(jī)20%左右,控制系統(tǒng)15%左右,機(jī)械加工本體只占15%左右,其他的部分主要就是應(yīng)用。可以看出,在工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中,技術(shù)上的核心和難點(diǎn)就集中在了上游的核心零部件的生產(chǎn),成本和利潤(rùn)也集中在了這一領(lǐng)域;其中又以減速器為制約機(jī)器人產(chǎn)業(yè) 發(fā)展的關(guān)鍵因素。

全球高端機(jī)器人主要由ABB、發(fā)那科、安川和庫(kù)卡(被美的收購(gòu))等少數(shù)幾家國(guó)際機(jī)器人公司控制。在中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中有著70%以上的市場(chǎng)份額,幾乎壟斷了機(jī)器人制造、焊接等高階領(lǐng)域。

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2、減速器

精密減速器決定工業(yè)機(jī)器人的精度和負(fù)載,是連接伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的中間裝置,它負(fù)責(zé)把伺服電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的,并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。主要原材料包括減速器中的齒輪毛坯、齒軸毛坯、軸承、箱體、箱蓋等。

工業(yè)機(jī)器人對(duì)減速器的精度、負(fù)載和壽命等要求極高,其技術(shù)壁壘是工業(yè)機(jī)器人核心零部件中最高的一個(gè),是對(duì)工業(yè)機(jī)器人本體性能影響程度最高的核心零部件。

隨著技術(shù)的日益成熟,精密減速器越來(lái)越體現(xiàn)出高精度、高鋼性、高負(fù)載、傳動(dòng)效率高、高速比、高壽命、低慣性、低振動(dòng)、低噪音、低溫升、結(jié)構(gòu)輕巧、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

在全球范圍內(nèi),機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用的精密減速器可分為RV減速器、諧波減速器和SPINEA減速器,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。

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RV減速器:是旋轉(zhuǎn)矢量(Rotary Vector)減速器的簡(jiǎn)稱,最早由日本發(fā)明,它是傳統(tǒng)擺線針輪和行星齒輪傳動(dòng)裝置的一個(gè)新的混合種,RV減速器的傳動(dòng)比較大(30-260)。

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RV減速器結(jié)構(gòu)

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RV減速器工作原理

RV減速器的原理很早就已經(jīng)公開(kāi),而且未有專利保護(hù),但是整個(gè)行業(yè)RV減速器80%市場(chǎng)仍由日本占據(jù),主要品牌是納博特斯克和住友。

RV減速器制造核心難點(diǎn)在各項(xiàng)工藝的密切配合,包括:齒面熱處理、加工精度、零件對(duì)稱性、成組技術(shù)、裝配精度等,這些工藝總裝公差總分配帶來(lái)的結(jié)果是產(chǎn)品的磨損和壽命。

減速器實(shí)現(xiàn)減速是通過(guò)大小齒輪之間傳動(dòng),其轉(zhuǎn)速與齒數(shù)成反比的簡(jiǎn)單原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是要實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比,如果用我們平??吹降膱A柱齒輪,那整個(gè)齒輪速器的體積將會(huì)非常大,如果要做到盡量小的體積,怎么辦呢?

諧波減速器就是把齒輪內(nèi)嵌進(jìn)去!

諧波減速器(harmonic gear drive ):主要由波發(fā)生器、柔性齒輪、柔性軸承、剛性齒輪四個(gè)基本構(gòu)件組成。

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諧波減速器結(jié)構(gòu)

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諧波減速器工作原理

諧波減速器的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在柔輪壽命和加工精度上。

主要品牌是哈默納科,我國(guó)從1961年開(kāi)始諧波傳動(dòng)方面的研制工作,我國(guó)現(xiàn)階段的諧波傳動(dòng)裝置的制造能力只相當(dāng)于日本八十年代的水平,國(guó)內(nèi)諧波傳動(dòng)產(chǎn)業(yè)存在的主要問(wèn)題是規(guī)模偏小,且產(chǎn)品種類少,研究開(kāi)發(fā)人員和投入不足等。國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)的蘇州綠的諧波,目前基本上可以在中國(guó)市場(chǎng)跟哈默納科分庭抗禮。

總的來(lái)說(shuō),我國(guó)在精密減速器方面受制于材料和精密度加工兩大領(lǐng)域。

3、伺服電機(jī)

伺服系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人主要的動(dòng)力來(lái)源,主要由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、編碼器三部分組成。伺服含義為“跟隨”,指按照指令信號(hào)做出位置、速度或轉(zhuǎn)矩的跟隨控制。

目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人用伺服系統(tǒng)主要被國(guó)外品牌壟斷,其中日系約占50%,歐美品牌30%,臺(tái)灣品牌及大陸企業(yè)均只有10%:日系企業(yè)包括安川、三菱、三洋、歐姆龍、松下等,主要是小型功率和中型功率產(chǎn)品;歐美系包括西門(mén)子、博世力士樂(lè)、施耐德等,在大型伺服具有優(yōu)勢(shì)地位;國(guó)產(chǎn)主要包括匯川、臺(tái)達(dá)、埃斯頓等,主要為中小型伺服。

整體上看,我國(guó)伺服電機(jī)與日系和歐美依然存在差距,主要表現(xiàn)為:大功率產(chǎn)品缺乏、小型化不夠、信號(hào)接插件不穩(wěn)定、缺乏高精度的編碼器,這些也是國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)未來(lái)要攻光的主要方向。

政策支持

上世紀(jì)90年代以來(lái),中央開(kāi)始加大對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)投入;2010年以后,國(guó)務(wù)院、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、科技部等政府部門(mén)先后出臺(tái)政策;在2012年“十二五”規(guī)劃,也是通過(guò)引導(dǎo)地方政府和社會(huì)化資金,重點(diǎn)支持關(guān)鍵智能部件、焊接加工等領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人研制及產(chǎn)業(yè)化;在2013年12月,工信部出臺(tái)了推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn),加大對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵技術(shù)的財(cái)政扶持力度,支持關(guān)鍵智能部件等領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人研制及產(chǎn)業(yè)化;在2015年,《中國(guó)制造2025》將機(jī)器人列為十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一;在2016年,《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》明確攻克工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)突破減速器、專用伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器、控制器、傳感器、末端執(zhí)行器五大關(guān)鍵零部件的技術(shù)壁壘,發(fā)展弧焊機(jī)器人、全自主編程智能工業(yè)機(jī)器人等10類產(chǎn)品等等政策陸續(xù)出臺(tái)。

行業(yè)現(xiàn)狀

1、市場(chǎng)規(guī)模

工業(yè)機(jī)器人

2013-2017年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng),中國(guó)自2013年開(kāi)始超過(guò)日本成為全球工業(yè)機(jī)器人最大市場(chǎng),銷量連續(xù)多年位居世界各國(guó)之首。2016年銷量約為8.7萬(wàn)臺(tái),占全球比重為30%,接近于歐洲和北美銷量之和;2017年,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量增至13.8萬(wàn)臺(tái),國(guó)產(chǎn)品牌銷量占比約為32.8%。

2017-2020年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量預(yù)計(jì)將從11.5萬(wàn)臺(tái)增至21萬(wàn)臺(tái),年均增速約為25%,占全球比重將從33%提升至40%。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè),到2020年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量將超過(guò)21萬(wàn)臺(tái),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)份額達(dá)50%,2025年實(shí)現(xiàn)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)份額超70%。

減速器

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);另外,對(duì)于已保有的工業(yè)機(jī)器人,減速器本身有額定的工作壽命,需要定期更換,而工業(yè)機(jī)器人的工作壽命一般為8-10年,期間減速器作為傳動(dòng)、承重部件,磨損是不可避免的。

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)(每一個(gè)關(guān)節(jié)部位都需要配套一臺(tái)精密減速器):一套六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人需要4套R(shí)V減速器和2套諧波減速器;一套SCARA機(jī)器人包含4套諧波減速器;一套直角坐標(biāo)機(jī)器人需要3套R(shí)V減速器和1套諧波減速器;DELTA機(jī)器人的電機(jī)安裝在固定基座上 ,需要1套諧波減速器。

隨著未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展,根據(jù)測(cè)算結(jié)果,到2020年RV減速器市場(chǎng)需求81.5萬(wàn)臺(tái)、諧波減速器需求63.3萬(wàn)臺(tái),總體市場(chǎng)需求量有望達(dá)到144.8萬(wàn)臺(tái)。

當(dāng)前一臺(tái)RV減速器的售價(jià)約5000-6000元左右,而諧波減速器價(jià)格約2000元;而在2015年,RV減速器和諧波減速器的平均價(jià)格分別為8000元、3000元。 減速器的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程,促成了過(guò)去三年國(guó)外品牌的降價(jià),當(dāng)前價(jià)格雖然還存在下降空間,但已經(jīng)接近其生產(chǎn)成本,未來(lái)價(jià)格壓縮的空間相對(duì)較小,因此估計(jì)未來(lái)RV和諧波減速器的價(jià)格分別在4000元和1500元左右。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(guò)40億元,未來(lái)五年復(fù)合增長(zhǎng)率約為30%。

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2017年以來(lái)減速器國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程顯著加快,在下游本體出貨量增長(zhǎng)、減速器市場(chǎng)的全球供給缺口放大、國(guó)產(chǎn)技術(shù)逐步成熟等因素的推動(dòng)下,國(guó)產(chǎn)減速器企業(yè)迎來(lái)難得的發(fā)展機(jī)遇。

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2、行業(yè)挑戰(zhàn)

目前國(guó)內(nèi)已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件,開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人。

但總的來(lái)看,中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離,如:可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品;機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚,應(yīng)用領(lǐng)域窄,生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。

市場(chǎng)份額

目前在我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)中,上游核心零部件的供應(yīng)基本被國(guó)外廠商所占據(jù),國(guó)內(nèi)廠商大多集中在中游的機(jī)器人本體組裝和下游的系統(tǒng)集成,承擔(dān)系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作。

其中,精密減速器制造對(duì)材料、設(shè)備、工藝等多個(gè)環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格要求,具有明顯的投資門(mén)檻高、技術(shù)難度大等特點(diǎn),行業(yè)壁壘極高。長(zhǎng)期以來(lái)全球工業(yè)機(jī)器人減速器市場(chǎng)一直呈現(xiàn)高度集中狀態(tài)。

減速器在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)現(xiàn)狀,長(zhǎng)期以來(lái)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)被日本的納博特斯克和哈默納科占領(lǐng),納博特斯克約占60%的份額,在中/重負(fù)荷工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域其RV減速器產(chǎn)品在全球RV減速器市場(chǎng)占有率更是高達(dá)90%以上;哈默納科則在諧波減速器領(lǐng)域擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),約占15%的全球減速器市場(chǎng)份額。除此之外,以住友為代表的日系RV減速器生產(chǎn)廠商以及以新寶為代表的日系諧波減速器生產(chǎn)廠商合計(jì)占全球減速器市場(chǎng)份額也高達(dá)10%以上,全球減速器市場(chǎng)呈現(xiàn)出以日本企業(yè)一派獨(dú)大的高度集中化局面。

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成本

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。特別是減速器,國(guó)內(nèi)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)減速器的價(jià)格是國(guó)外企業(yè)的價(jià)格的將近數(shù)倍(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3-5萬(wàn)元,賣(mài)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),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。

產(chǎn)能

目前減速器發(fā)展還存在產(chǎn)能擴(kuò)大的瓶頸: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)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(wèn)題,也是日本減速器面臨的問(wèn)題之一。

 技術(shù)差距(詳見(jiàn)中外產(chǎn)品對(duì)比)

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,包括:齒面熱處理、加工精度、零件對(duì)稱性、成組技術(shù)、裝配精度等,這些工藝總裝公差總分配帶來(lái)的結(jié)果是產(chǎn)品的磨損和壽命。在一個(gè)配合精密的系統(tǒng)中,間隙或過(guò)盈配合的微小偏差,會(huì)造成接觸剛度/嚙合剛度的成倍差異,進(jìn)而引發(fā)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變動(dòng)。

目前機(jī)器人面臨的問(wèn)題看似是60%價(jià)格做不出來(lái)東西,實(shí)則90%價(jià)格做出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。

另外,沒(méi)有符合國(guó)產(chǎn)機(jī)器人使用的減速器標(biāo)準(zhǔn)。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),不是專門(mén)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,減速器對(duì)機(jī)器人不通用。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)出屬于國(guó)產(chǎn)機(jī)器人使用的減速器。

3、競(jìng)爭(zhēng)格局

目前,國(guó)內(nèi)減速器供應(yīng)商以外資品牌為主導(dǎo),2018年國(guó)產(chǎn)減速器出貨量占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額不足30%,而近70%以上的市場(chǎng)份額則由外資品牌占據(jù),大多數(shù)來(lái)自日本品牌,其次是韓國(guó)和捷克。全球高端機(jī)器人主要由ABB、發(fā)那科、安川和庫(kù)卡等少數(shù)幾家國(guó)際機(jī)器人公司控制,而它們所使用的精密減速器75%為日本公司制造。

國(guó)產(chǎn)品牌起步較晚,目前已有蘇州綠的、來(lái)福諧波、南通振康、秦川機(jī)床、中大力德等多家減速器廠商實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),市場(chǎng)接受度逐年提升。

 RV減速器---競(jìng)爭(zhēng)格局

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1)納博特斯克(日本)

全球最大的精密RV減速器制造商,產(chǎn)品以高精度、高可靠、穩(wěn)定性著稱,擁有日本津工廠和中國(guó)常州兩個(gè)精密減速器生產(chǎn)基地,2017年總產(chǎn)能達(dá)84萬(wàn)臺(tái),預(yù)計(jì)至2019年達(dá)106萬(wàn)臺(tái),2020年產(chǎn)能可增至120萬(wàn)臺(tái)。

2)住友(日本)

住友重機(jī)投放在中國(guó)市場(chǎng)的機(jī)器人用減速器主要是UV系列減速器(即市面RV減速器),UV系列從2014年開(kāi)始進(jìn)入中國(guó),產(chǎn)品在日本生產(chǎn),并在中國(guó)上海、廣州設(shè)有組裝基地。

3)浙江雙環(huán)傳動(dòng)(中國(guó)、上市公司)

2010年9月在深交所上市,自2014年起深耕RV減速器5年,已經(jīng)逐步完成從研發(fā)階段向產(chǎn)業(yè)化階段的過(guò)渡,目前已形成RV-C、RV-E兩大系列多種型號(hào)RV減速器產(chǎn)品。2018年3月與埃夫特簽訂1萬(wàn)臺(tái)減速器供貨協(xié)議,供貨周期至2019年6月30日。截至2018年末,公司工業(yè)機(jī)器人RV減速器產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目投資3.12億元,預(yù)期實(shí)現(xiàn)6萬(wàn)套產(chǎn)能,計(jì)劃在2020年建成10萬(wàn)套/年的產(chǎn)能。

4)南通振康(中國(guó))

2015年實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)康RV減速器的首批生產(chǎn),國(guó)內(nèi)較早涉足機(jī)器人用RV減速器的廠商,技術(shù)團(tuán)隊(duì)依托于西安微電機(jī)研究所資源研發(fā)。南通振康目前有“ZKRV”品牌減速器RV-E、RV-C、RD三個(gè)系列共10種規(guī)格,具備年產(chǎn)3萬(wàn)臺(tái)的生產(chǎn)能力,2018年RV減速器出貨量在5萬(wàn)臺(tái)以內(nèi)。產(chǎn)品已被多家機(jī)器人廠商試用,包括國(guó)外的ABB、庫(kù)卡、發(fā)那科以及國(guó)內(nèi)的埃夫特、凱爾達(dá)、歡顏?zhàn)詣?dòng)化等機(jī)器人廠商。

5)中大力德(中國(guó)、上市公司)

2017年8月上市,2012年開(kāi)發(fā)RV關(guān)節(jié)機(jī)器人專用減速器,2016年的產(chǎn)能約為10萬(wàn)臺(tái),正在建設(shè)一條年產(chǎn)20萬(wàn)臺(tái)精密減速器生產(chǎn)線項(xiàng)目。

? 諧波減速器---競(jìng)爭(zhēng)格局

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1)哈默納科(日本)

成立于1970年,是全球最大的諧波減速器生產(chǎn)商(哈默納科日本公司、德國(guó)公司、美國(guó)公司基本壟斷了全球諧波減速器市場(chǎng)約70%的份額),和納博特斯克并稱為機(jī)器人精密減速器的兩大巨頭。2018年其產(chǎn)能接近180萬(wàn)臺(tái),目前幾乎所有的世界知名機(jī)器人廠商均采用其諧波減速器。

2)蘇州綠的(中國(guó))

自2003年開(kāi)始從事機(jī)器人用精密諧波減速器研發(fā),目前其產(chǎn)品在國(guó)產(chǎn)機(jī)器人諧波減速器市場(chǎng)的滲透率超過(guò)50%,在國(guó)產(chǎn)諧波減速器中居于首位。公司是《機(jī)器人用諧波齒輪減速器》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的主要編制起草方。產(chǎn)品有6大系列,共100多個(gè)型號(hào),在精度、壽命、穩(wěn)定性、噪音等方面均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。下游客戶近千家,包括新松機(jī)器人、埃夫特、新時(shí)達(dá)等國(guó)內(nèi)著名機(jī)器人生產(chǎn)商,產(chǎn)品已進(jìn)入ABB供應(yīng)體系,形成了年產(chǎn)20萬(wàn)臺(tái)的產(chǎn)能,2018年出貨量超過(guò)12萬(wàn)臺(tái)。

3)新寶(日本)

成立于2003年,2015年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),2017年其中國(guó)市場(chǎng)月均出貨量近3000臺(tái)。

4)浙江來(lái)福諧波(中國(guó))

開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的精密諧波減速器,具有高可靠性、高精度、高扭矩、高壽命、大速比、小體積等特性,目前其產(chǎn)品已有25mm到200mm的40余種規(guī)格,2018年其諧波減速器出貨量為2-3萬(wàn)臺(tái)。

4、中外產(chǎn)品對(duì)比

諧波減速器方面,在基本性能指標(biāo)上,國(guó)產(chǎn)品牌與哈默納科相差無(wú)幾,部分指標(biāo)能夠超越世界先進(jìn)水平。但在壽命、可靠性與穩(wěn)定性、噪音與發(fā)熱等重要隱形指標(biāo)上,國(guó)產(chǎn)諧波減速器與哈默納科差距較大。哈默納科諧波減速器產(chǎn)品物理壽命超過(guò)12000小時(shí),并且能夠做到在8000小時(shí)內(nèi)精度幾乎不會(huì)下降,而國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品難以在如此長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保證精度。同時(shí)在產(chǎn)品可靠性與穩(wěn)定性方面,國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品在面臨過(guò)載等較為復(fù)雜工況環(huán)境時(shí),其性能大打折扣。

從設(shè)計(jì)上看

世界領(lǐng)先的減速器廠商如納博特斯克和哈默納科在其產(chǎn)品的齒形設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)理方面已申請(qǐng)專利,其它廠商不得使用其專利產(chǎn)品類似的齒形設(shè)計(jì)和傳動(dòng)機(jī)理,只能研發(fā)自有獨(dú)特的齒形設(shè)計(jì)和傳動(dòng)機(jī)理。

兩家廠商的先發(fā)優(yōu)勢(shì)使得其占據(jù)特殊齒形設(shè)計(jì)的有利地位,而齒形設(shè)計(jì)及傳動(dòng)機(jī)理對(duì)精密減速器產(chǎn)品的工作精度、傳動(dòng)效率等性能至關(guān)重要,我國(guó)廠商作為后來(lái)者,避開(kāi)專利限制去設(shè)計(jì)性能同樣優(yōu)良的齒形面臨更高難度。

從材料上看

我國(guó)材料工藝相對(duì)落后,以諧波減速器為例,目前國(guó)內(nèi)外諧波柔輪材料基本為40Cr合金鋼,雖然材料種類相同,但國(guó)外提純技術(shù)較高,因而材料相比國(guó)內(nèi)雜質(zhì)少,以致目前國(guó)產(chǎn)諧波減速器的柔輪材料基本依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)外企業(yè)使用的鋼輪材料則有所差異,國(guó)內(nèi)廠商一般使用調(diào)質(zhì)鋼,而日本哈默納科多年來(lái)使用的材料均為球墨鑄鐵,其產(chǎn)品壽命已獲得長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證,是保證減速器壽命的最佳選擇,因此國(guó)內(nèi)一些減速器廠商也開(kāi)始使用這類材料。

當(dāng)前日本、德國(guó)等國(guó)家能生產(chǎn)并供應(yīng)較高等級(jí)的諧波減速器原材料,國(guó)內(nèi)雖能提供相應(yīng)的材料,但由于材料的顆粒度、剛度、硬度等指標(biāo)不足,相較國(guó)外高端材料具有較大差距,對(duì)生產(chǎn)出的諧波減速器的產(chǎn)品一致性和壽命等性能均會(huì)帶來(lái)不利影響。而日本哈默納科的專用材料配方涵蓋二十余種金屬粉末,具備特定的粒度和配比,且未申請(qǐng)專利,在一定程度上筑就了其產(chǎn)品高性能的護(hù)城河。

從加工工藝上看

減速器對(duì)加工精度要求極高,加工誤差需要控制在1微米以內(nèi)。高精度加工設(shè)備需要從日、德等國(guó)家進(jìn)口,設(shè)備價(jià)格高、投入大,并且一、二級(jí)設(shè)備還面臨出口管制問(wèn)題,獲取困難。同時(shí)由于國(guó)內(nèi)減速器產(chǎn)量小導(dǎo)致設(shè)備采購(gòu)量小,因而推高了設(shè)備采購(gòu)單價(jià),使國(guó)內(nèi)減速器生產(chǎn)廠商在設(shè)備采購(gòu)成本上同樣也被國(guó)外廠商拉開(kāi)了差距。

即使買(mǎi)回來(lái)國(guó)外最先進(jìn)的設(shè)備,加工工藝相比國(guó)外仍有很大差距。納博特斯克和哈默納科在諧波減速器領(lǐng)域已經(jīng)深耕了數(shù)十年,積累了非常豐富的加工經(jīng)驗(yàn),比如如何控制機(jī)床運(yùn)行溫度、濕度、如何規(guī)劃流程、如何調(diào)試以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)加工,這些方面,國(guó)內(nèi)廠商仍然處于探索期。

從裝配上看

減速器的裝配效果對(duì)產(chǎn)品性能有決定性的影響。裝配過(guò)程并不是將合格零件簡(jiǎn)單地進(jìn)行連接,而是根據(jù)各部裝和總裝的技術(shù)要求,通過(guò)校正、調(diào)整、平衡、配作及試驗(yàn)來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的過(guò)程。高精度的裝配技術(shù)也是決定減速器精度核心技術(shù)之一。目前國(guó)內(nèi)減速器的裝配仍然以手工流水線作業(yè)的方式為主,其裝配效果完全依賴于工人的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。由于國(guó)內(nèi)減速器廠商起步晚,經(jīng)驗(yàn)積累少,國(guó)內(nèi)高水平的減速器裝配工人資源匱乏,造成減速器裝配效果有限,而日本哈默納科與納博特斯克企業(yè)擁有大批從業(yè)十多年以上的高品質(zhì)“匠人”,能夠?qū)p速器裝配效果發(fā)揮到極致,導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)減速器難以與國(guó)外高精密減速器匹敵。

5、隨著機(jī)電一體化的概念的引入,“RV+電機(jī)”或成減速器發(fā)展新趨勢(shì)

RV+電機(jī):減速器“新形態(tài)”

“作為一種機(jī)電一體化的執(zhí)行元件,RV減速器和電機(jī)的結(jié)合是一種發(fā)展趨勢(shì)”,中大力德相關(guān)人士介紹,“這種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更為緊湊,對(duì)客戶的技術(shù)要求也更低,我們把電機(jī)和減速器連到一起,這樣漏油的風(fēng)險(xiǎn),錯(cuò)裝的風(fēng)險(xiǎn)都免去了。此外,由于省去了中間的連接塊,成本也更加低廉?!?/p>

力克精密也認(rèn)為,這種產(chǎn)品以后肯定是趨勢(shì),但對(duì)于現(xiàn)有RV產(chǎn)品的地位不會(huì)構(gòu)成威脅,屬于“兩條不同的產(chǎn)品線”。當(dāng)前進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)還比較少,主要原因是每家電機(jī)企業(yè)的產(chǎn)品性能參數(shù)不同,需要減速器和電機(jī)產(chǎn)品相匹配,所以最好是有較強(qiáng)的綜合實(shí)力或者是本身就有研發(fā)生產(chǎn)電機(jī)的企業(yè)來(lái)生產(chǎn)。

這款產(chǎn)品現(xiàn)在只能在一些特定的場(chǎng)景使用,不會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模替代傳統(tǒng)RV減速器的情景。有電機(jī)就要有伺服驅(qū)動(dòng),兩者是互相配合的。因此一般的企業(yè)想要做這款產(chǎn)品還是有難度的。

目前,包括納博特斯克在內(nèi)的小部分國(guó)內(nèi)外減速器企業(yè)已推出了相應(yīng)的產(chǎn)品,據(jù)納博特斯克工作人員介紹,這種產(chǎn)品具有如下特點(diǎn):

節(jié)省空間:傳統(tǒng)減速機(jī)和伺服電機(jī)的搭配尺寸更長(zhǎng),會(huì)干涉周邊設(shè)備,驅(qū)動(dòng)一體化的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的緊湊化,節(jié)省空間,從而使設(shè)備的工作范圍更寬廣。

使用簡(jiǎn)便:“傳統(tǒng)減速機(jī)、電機(jī)的裝配還需要自行調(diào)整同心度,如果稍微沒(méi)有調(diào)好容易產(chǎn)生噪音,嚴(yán)重的情況可能會(huì)損壞減速機(jī)。”該工作人員表示,使用這款產(chǎn)品后,省去了電機(jī)和減速機(jī)的安裝設(shè)計(jì),同時(shí)也提升了品質(zhì)和產(chǎn)品可信度。

無(wú)需密封設(shè)計(jì):據(jù)介紹,傳統(tǒng)減速機(jī)在使用中需要加注潤(rùn)滑脂并且密封,如果法蘭加工不良容易讓異物入侵。這款產(chǎn)品采用一體化設(shè)計(jì),因此不需要做其他密封設(shè)計(jì),并且已經(jīng)預(yù)裝入油脂。

該工作人員稱,中國(guó)機(jī)器人及自動(dòng)化市場(chǎng)發(fā)展非常迅速,也涌現(xiàn)出了大量新參入的機(jī)器人企業(yè)以及自動(dòng)化用戶。“相對(duì)于傳統(tǒng)企業(yè)來(lái)說(shuō),他們的技術(shù)積累較淺,在研發(fā)的道路上也勢(shì)必會(huì)走很多的彎路。這款減速器憑借其一體化的設(shè)計(jì),希望能幫助這些機(jī)器人及用戶企業(yè)更加快速方便的開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品?!?/p>

使用便捷性成亮點(diǎn)

“RV和電機(jī)的結(jié)合不會(huì)像諧波那樣深,主要的優(yōu)勢(shì)是讓連接的方式更為簡(jiǎn)潔。”雙環(huán)傳動(dòng)相關(guān)人士認(rèn)為,這種產(chǎn)品形態(tài)的意義或許并沒(méi)有諧波的一體化那樣重要。“諧波減速器在一體化的過(guò)程中留給電機(jī)的空間更為充裕,進(jìn)行整合后的體積也更小,因此從總體上來(lái)看更具意義;而RV減速器本身體積就比較大,再怎么整合所能節(jié)省的空間也比較有限,此外應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于尺寸方面的要求也并不高?!?/p>

“將諧波減速器進(jìn)行集成,主要是往協(xié)作機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)的方向去做,輕便簡(jiǎn)潔,也更能體現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)勢(shì);但RV現(xiàn)在還做不到這種無(wú)框的結(jié)構(gòu),電機(jī)、編碼器會(huì)顯得很龐大、很復(fù)雜?!逼湔J(rèn)為,RV的集成并不會(huì)像諧波那樣出現(xiàn)革命性的效果,更多的是使用的便利性。

雖然一體化的RV減速器體積還是比較大,但對(duì)于用戶而言,使用起來(lái)還是較為方便的,這是該產(chǎn)品的主要優(yōu)勢(shì)。

文章來(lái)源:https://www.toutiao.com/a6831487091700924939

“目前市場(chǎng)上使用這種產(chǎn)品的人還并不多,因?yàn)橄M(fèi)習(xí)慣已經(jīng)養(yǎng)成,我們需要慢慢引導(dǎo)消費(fèi)者。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,這種產(chǎn)品的市場(chǎng)前景還是很廣闊的,在國(guó)外也有很多應(yīng)用場(chǎng)景。”

現(xiàn)在無(wú)論是生產(chǎn)該型減速器的企業(yè),還是使用者都并不多,這或許需要更多的技術(shù)鋪墊和市場(chǎng)培育。

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