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工業機器人卡脖子的諧波減速器,在國內發展的如何?

2020-01-03科學

我來系統的回答下這個問題,首先記住一句話 「做減速器就是做精度」 。我們投資踩過坑,這玩意確實不好做。

一、國內頭部公司已經產生

減速器是機器人的核心零部件,類似於人的關節,占機器人成本的大頭。全球減速器主要由日本納斯博斯克和哈默納科供應,其中哈默納科和新寶主要供應諧波減速器。在自主品牌機器人中,國內有幾家做的還不錯的諧波減速器廠商,比如:

1、蘇州綠的諧波傳動科技股份有限公司

2、浙江來福諧波傳動股份有限公司

3、深圳大族精密傳動科技有限公司

4、北京中技克美諧波傳動股份有限公司

這是目前看來做的還不錯的,也就只有這幾家可以量產。

隨著近幾年工業機器人的爆發,其上遊領域也獲得了國產替代的驅動力,今年11月,來福諧波宣布已經完成近億元的C輪融資,但其產品主要分布在中低端領域,賣的比較便宜。蘇州綠的和大族精密算做的精度還不錯的,主要做中高端和一些客製產品。

二、技術差距仍然明顯

現在國產和日本的諧波減速器差距主要是兩點:

1、大批次制造生產的穩定性;

2、適用於不同場合的套用廣泛性。

諧波減速器在國外是一個早已成熟的技術,技術基礎是諧波傳動,它是由波發生器、柔性輪、剛性輪三個結構組成的傳動,波發生器會使柔性輪產生彈性形變,與剛性輪共同傳遞運動,實作大傳動比,與通用減速器相比,用於機器人關節的諧波減速器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、品質輕和易於控制等特點,因此對精度的要求更高。

目前高端諧波加速器主要來自日本哈默納科和新寶,其實從啟動轉矩、傳動誤差、執行轉矩、扭轉剛度等各項技術指標上看,綠的、大族等企業與哈默納科幾乎水平相當,價格也更低,以大族諧波為例,其諧波加速器價格只有日本同類產品的50-70%。

在高端減速器領域,設計、材料、熱處理、加工工藝、齒輪、軸承、密封、裝配、零件及成品檢測等每一個環節都需要高端技術的支持,缺一不可。

材料方面,國內外諧波減速器的柔性材料大部份為40Cr合金鋼,最常見的是40CrMoNiA和40CrA,但國內柔性材料的鋼純度與國外還有差距,國內企業在原材料上多采用進口高純凈度合金鋼;鋼輪方面哈默納科采用的是球墨鑄鐵,這種材料已經經歷了時間檢驗,國內一些企業也在使用這種材料。

在原材料的基礎上,作為高精密工業零件,諧波減速器的效能與生產裝置關系重大,若想生產出高精度低誤差的減速器,加工裝置很多也是日本進口的,基本都是百萬級的裝置,還要花大量時間去調參數,由於成本較大,諧波減速器廠商不會輕易擴產,承受裝置閑置產品積壓帶來的風險。

生產工藝方面,諧波減速器在上世紀60年代引進中國,但國內企業的量產研發實際上是近幾年才開始的。在生產速度上,日本哈默納科一分鐘可以加工2-3個工件,而多數國產諧波減速器公司卻還在使用比較傳統的滾齒/插齒、慢走絲加工裝置,難以實作快速生產,基本是一個車間搞完再送去下一個車間。慢走絲是透過脈沖火花放電產生的高溫,切割金屬成件的加工技術,由於其電極連續供絲的方式,多次切割,成型之後再次切割提高精度,減速器零件加工的精度會更高,但也正是由於多次切割,其生產效率較低,而且只能用於導電性較好的鋼材上,產能加大時要大振幅投入裝置,而且供貨周期長,因此慢走絲技術多用於產品打樣。而滾齒/插齒工藝則比較均衡,滾齒的原理是用滾刀來加工齒輪,插齒則是用插齒刀來加工齒輪,前者生產效率高,後者精度高,它們都可以應對各種材料,包括鋼材和球墨鑄鐵材料,不需考慮材料的導電性,效率比慢走絲提高十倍左右,透過增加輔助裝置可以達到和慢走絲相同的生產精度。

三、短期受大環境影響,任重而道遠

另外,2019中國年自主品牌工業機器人累計銷量首次下降,受市場周期和工廠搬遷影響,今年幾個做國產諧波減速器的毛利率都下滑了。

跟幾個工程師交流了下,這幾年生意可能不太好做,這兩年就先升級下技術,也和幾個大學一起合作搞搞研發。他們自己覺得和日本還有10年以上的差距,搞減速器是個長期的過程,短期內靠砸錢很難砸出來。