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国产RV减速器如何技术创新,找准出路?

时间:2020-07-18

“如何在磨合期内使减速器的精度丧失减到最小,是考验减速器优劣的最重要指标之一。国产减速器与国外优秀品牌减速器相比,最大差距不在于精度上,而在于精度保持性和寿命上。”9月18日,在以“新拐点·新征程——工业机器人核心零部件国产化之路”为主题的核心零部件会议上,北京智同科技首席科学家张跃明教授说道。究竟什么指标是影响减速器性能的最重要指标?国产与国外优秀品牌减速器相差到底有多远?张跃明教授在会上做了深入分析。

  张跃明教授分享了一组数据:2017中国地区销售了137,900 台工业机器人,占全球的36%。其中 34,700 台机器人来自中国自己的机器人制造商,而国外机器人在中国的销量为103,200 台。全球机器人增长速度15%左右,中国在20%左右。随着我国工业机器人应用市场的快速发展,作为核心部件之一的工业机器人用减速器的市场需求规模也随之增长。纳博特斯克2018年的年报中显示,2017年的纳博特斯克RV减速机的年产量已经超过80万台,按照纳博特斯克占全球市场份额60%计算,全球市场的需求应该为133万台。估算国产RV减速机最多不超过7万台,占全球市场5%左右。因此,国际RV减速机市场需求量巨大,而国产RV减速机占市场份额很小。反观RV减速器国内的生产现状,张跃明分析,生产或处于

研发RV减速器的企业有50多家,而且还有要进入的企业,但真正有产品上市的不超过10家,能够真正用起来的仅有2-3家。

评价减速器性能的指标到底是什么?张跃明表示,一部分国产RV企业认为提高减速器的传动精度就是提高了减速器性能,如将进口提出的1弧分提高到0.5弧分,甚至比0.5更高。他指出,事实上,在精度、刚度、效率等方面,新品的性能与国外品牌相差不大,但精度保持性和寿命有较大差距,精度保持性是影响性能重要指标,不仅影响机器人运动精度,而且影响机器人刚性,进而增加控制难度,使机器人动态性能降低。此外,在寿命方面,国内减速器大都使用国产轴承,用于RV减速器的轴承由于装机时间短,寿命是否过关还有待进一步确认。 

提高国有品牌RV减速器市场竞争力

在张跃明教授看来,RV减速器有四大核心技术,包括摆线轮齿形设计、误差理论研究和齿轮啮合理论研究;RV减速机核心零件制造工艺技术;RV减速机核心零件测量及检测技术;RV减速机核心零件材料及热处理研究。他强调,RV减速机核心零件制造工艺技术是个很大的难点,“减速器的核心零件包括摆线轮轴承孔和偏心轴。通过对国外产品的分析发现,摆线轮轴承孔四个孔的大小误差在1微米,中心距误差也是如此,在大批量加工的情况下,任何形式的加工都很难做到。偏心轴的4个轴径误差均在1微米以内,一致性做到如此之好。” 从目前来看,国产RV减速器与国外产品还有很大差距。基于此,提高RV减速器企业的市场竞争力,需要中国基础工业的发展。

首先,制造RV减速器设备的国产化。国内与国外进口机床对比还有差距。国产RV减速器设备大多数从欧洲进口,造成国内减速器产品成本较高,同时,存在巨大的技术风险和隐患。因而,加速国产核心减速器设备的开发成为关键。另外,RV减速器轴承国产化。轴承是RV减速器核心零部件,国产轴承与进口在精度和寿命上均存在差距。欧洲轴承价格昂贵,买到日本RV减速器轴承比较困难,国产化迫在眉睫。 

技术创新是国产RV减速器发展的唯一道路

成立于2015年的北京智同精密传动科技有限责任公司,基于具备40多年生产行星减速机历史的石家庄科一重工有限公司转型升级而来。如今,北京智同致力于RV减速器的理论创新与国产化的企业,积极提高国产RV减速器性能,以达到国外优秀品牌减速器的水平。 

张跃明介绍,智同的技术团队有来自于国内著名高校和科研机构的研究人员,也有来自于国内机床、汽车、印刷等行业顶尖制造企业的技术精英,他们继承了各个行业的技术优势,又结合减速器的特点有所创新,形成了北京智同特有的科研团队及技术优势。在理论创新上,北京智同的技术后盾来自于北京工业大学,极其重视减速器机械理论的研究,特别在RV减速器数学建模、计算机仿真技术及啮合理论方面有较深入的研究,形成了一套完整的摆线齿轮修形技术。张跃明表示,北京智同根据自己专有的齿形修形技术,很好的解决了精度保持性和寿命这一困扰国内企业多年的核心技术问题。在制造工艺创新上,北京智同核心设备全部进口,设备投资1亿以上,开发了一大批工装卡具,满足制造精度和批量生产的需要。在检测技术开发上,北京智同采用国内检测机构指定性能检测试验机,用于减速机各性能指标的检测。同时,自主开发专门用于检测精度保持性和寿命的实验台。此外,开展温度、磨损(铁粉浓度)、噪音等实验,进行性能检测。经第三方机构检测及用户试用验证,北京智同生产的“CRV”系列减速器产品精度、精度保持性、寿命、噪音等主要性能指标均已达到国际先进水平。已在国内多家主要机器人企业通过了长时间严格测试和验证,已经开始应用和试用的累计有10余家。 

张跃明最后表示:“国产RV减速器的价格混战又开始拉开帷幕,切忌低价销售,坚决做高质量的产品。全球市场空间很大,国内企业要真正赶上国外品牌,应该参与国际市场竞争。”发展至今,北京智同已拥有8000平米的研发生产基地,从业人员150多人,初步形成了较强的加工生产能力,年产RV减速器3万台, 预计2023年将达到10万台。另外,智同CRV精密摆线减速器产品已正式进军日本和欧美市场,参与国际竞争,展示中国力量。