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RV减速器打破日企30年垄断 “bet体育365官网:智造”机器人重塑成本优势

2020年08月10日 07:17   来源:经济参考报   □记者 王民 石家庄报道

  机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”。工业机器人核心传动部件——RV减速器关键核心技术一直由日企掌握,经过4年多校企合作攻关,365体育投注:RV减速器设计制造和批量生产取得重大突破,其精度、刚性、寿命等指标均达到或超过日企水平,打破日企30年的垄断。

  国产减速器迎来机遇

  RV减速器传动比大、传动效率高、运动精度高、回差小、振动低、刚性大、可靠性高,是工业机器人的“御用”减速器,一台工业机器人的腿部、腰部和肘部需要4至6台RV减速器,减速器成本占40%至60%。目前,国际上具备大规模生产能力且产品性能可靠的RV减速器制造企业有三家。其中,日本纳博特斯克拥有30多年技术积累,发展成为全球最大的精密减速器制造企业,制造规模每年约100万台,占全球60%的市场份额,在中、重负荷机器人领域占有率高达90%。

  RV减速器性能决定了工业机器人的水平,是365体育投注:机器人产业的“卡脖子”部件。为打压bet体育365官网:机器人产业,纳博特斯克出售给ABB、库卡等四大机器人公司的减速器价格是给365体育投注:机器人企业价格的一半甚至更低。国内工业机器人厂商从纳博特斯克拿货还要被迫接受3至6个月的漫长供货期。国产减速器价格虽然便宜,供货期短,但“精度保持性”等产品关键性能远不及日本产品,大多只能供中、低端机器人使用。

  北京工业大学教授张跃明介绍,全球工业4.0推动工业机器人需求不断增长。全球工业机器人“四大家族”都在扩充规模,产量每年增长20%,对RV减速器的需求每三个季度翻一番,纳博特斯克供不应求,给国产减速器带来机遇。然而,国内开发RV减速器的企业最多时达50多家,现在真正有产品上市的不超过10家,能满足机器人使用的不过两三家。

  打破日企30年垄断

  6年前,作为北京市科委国家重大专项,张跃明将日本RV减速器理论研究作为课题。他介绍,RV减速器设计制造涉及齿轮啮合原理、动态力学分析,精度保持性、产品一致性、减速器与机器人算法结合是三项最核心的技术要求,需要长达10年的基础理论和经验数据积累。

  2015年底,河北智昆精密传动科技有限公司(下称“河北智昆”)与北京工业大学开展“产、学、研、用”一体深度合作,在RV减速器产品设计、数学建模、计算机仿真技术及齿轮啮合理论等方面深入研究,解决了精度、寿命等困扰国内企业多年的关键问题。经过4年校企攻关,完成RV减速器产品设计、关键零部件制造工艺和测试技术研究,开发多种规格产品并批量生产,其精度、寿命、噪音等指标均达到或超过纳博特斯克水平,实现国产化和产业化,打破日企30年的垄断。

  河北智昆首席科学家、精密传动研究院院长、北京工业大学教授张跃明说,RV减速器是精密传动领域技术难度非常高的产品,纳博特斯克为了维护其垄断地位,将精度最高、加工难度最大的核心零部件放在日本生产。河北智昆与国家级实验室合作,全部解决钢材、铸造、热处理等问题,国家级实验室和高精尖的机床设备、专门快速检测工具支撑了RV减速器的低成本、高效率、稳定性、批量化生产制造。目前,河北智昆已经与ABB等十余家机器人企业建立合作关系,产品进入测试、试用阶段,利用一年时间,完成6000小时以上全面功能测试印证和市场化应用,2至3年内将产品打入ABB、库卡公司。

  张跃明说,全球机器人“四大家族”伴随汽车工业发展壮大,其在汽车、3C电子等行业的地位难以撼动,国产机器人与“四大家族”在汽车、3C电子工业领域竞争已不太现实。国产RV减速器和工业机器人产业要良性互动,共同成长,不断创新,培育更多应用场景,开拓新市场、做大新蛋糕,与日本RV减速器和“四大家族”开展错位竞争,争取“弯道反超”。

  河北智昆负责人陈阳认为,国产工业机器人企业可在全球机器人“四大家族”无暇顾及的制药、钢铁、物流、家具、纺织、鞋服领域以及水下、防爆、无菌等特殊应用环境开拓市场,提升机器人设计制造配套和系统集成服务能力,单个企业在细分领域完成纵向经验技术积累,再向横向扩展更多应用空间。预计经过5年的高强度投入,随着365体育投注:自主机器人产业的提升,相关制造业可以实现智能化、自动化升级,“bet体育365官网:制造”将重塑成本优势。

  短板需要尽快弥补

  “RV减速器虽小,却反映出一个国家的整体工业水平、制造能力。”张跃明说,国产RV减速器设计制造和批量生产取得重大突破,但是仍有一些短板需要尽快弥补,才能真正形成完全自主化优势。

  首先是国产制造设备落后造成RV减速器生产成本较高,缺乏竞争力,存在技术风险隐患。核心零件针齿壳和摆线轮的加工设备从欧洲进口,单台均在1500万元以上,日本设备相对便宜,但对365体育投注:减速器企业禁售。国产机床精度与国外差距不大,但是对RV减速器零件加工工艺缺乏经验。因此,需要机床企业与减速器企业联合攻关,加速开发便宜好用的国产核心设备,提高减速器产品竞争力。

  其次是RV减速器核心零部件轴承仍受制于国外。国产轴承在RV减速器装机时间短,精度和寿命不及进口产品。鉴于欧洲轴承价格昂贵,日产RV减速器轴承对365体育投注:禁售,RV减速器轴承国产化迫在眉睫,需要国内轴承企业潜心研究基础理论,提高设计制造技术工艺水平,批量制造性能稳定的产品。

  第三是由于热处理技术不过关,使零件变形较大,需提高热处理工艺和国产热处理设备制造水平,替代高价进口设备。

(责任编辑:施晓娟)

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