日本机器人全球领先来自这三大顶尖技术
2021-5-18 8:36:43
世界上工业机器人使用的精密减速机几乎都为日本所垄断。尽管国内也量产的RV减速机,但国产机器人企业却鲜有选用的,原因是日本精密减速机技术遥遥领先,短期很难替代,因此,中国市场的减速机普遍依赖进口,尤其是日本进口。
世界制造业强国日本,德国、意大利等国家的减速机无论在产品、材料、设计水平、质量控制、精度、功率密度、还是可靠性及使用寿命等方面依然处于全球领先地位。
什么是减速机?在机械传动领域,减速机是连接动力源和执行机构之间的中间装置,一般把电动机、内燃机等高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的,并传递更大的转矩。
尤其在航空航天、机器人、医疗器械等领域,哪些结构简单紧凑、传递功率大、噪声低、传动平稳的高性能精密减速机需求量不断增长,其中,RV减速机和谐波减速机更是精密减速机中两种十分重要的减速机。
所谓精密减速机,是一种动力传递机构,它其利用齿轮的速度转换器,将电机的回转数减速到所要的回转数,并获得较大转矩的装置。精密减速机是一种相对精密的机械,采用它的目的是降低转速,增加转矩。精密减速机根据精度可分为标准精度和高精度;根据用途可分为军用和民用;根据运行的环境可分为标准环境、低温环境、清洁室环境和真空环境。
全球能够提供规模化且性能可靠的精密减速机生产企业十分有限,绝大多数精密减速机市场份额都被日本企业霸占:比如全球最大的精密摆线针轮减速机制造商日本Nabtesco的RV减速机约占全球市场份额的60%(Nabtesco纳博特斯克株式会社是全球最顶尖的机器人零部件企业);Nabtesco具有高精度、高刚性、小而轻量的美誉;日本Harmonica的谐波减速机巨头大约占15%,还有著名的日本住友重工(SUMITOMO)。因此,日本的精密减速机尤其在机器人领域的应用比例,属于压倒性的,几乎没什么对手。
Nabtesco(纳博特斯克)是由日本帝人精机和纳博克(1956年生产了日本第一个自动门)这两家日本公司强强合并组成。帝人精机和纳博克是全球运动控制系统和零部件的生产商,这两家公司几乎把控了高端核心技术,控制着全球绝大多数市场份额。
日本Harmonic (简称HDSI)是整体运动控制的领军企业,其生产的Harmonic Drive组合型谐波减速机,具有轻量小型、无齿轮间隙、高转矩容量等特点,被广泛应用于工业机器人、仿人机器人、半导体液晶生产装置、光伏设备、光学仪器、精密机床等各种尖端领域。
HDSI做到了谐波减速机所不能做到的低减速比领域,HDSI产品同时还涉及到精密行星齿轮箱型谐波减速机Harmonic Planetary。其独特的内齿圈形变工艺,能够让行星齿轮与其啮合得更紧、可以消除背隙,甚至达到了精密级的传动误差。
谐波传动减速机,是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形,并与刚性齿轮相啮合,从头传递运动和动力的齿轮传动系统。
日本的精密减速机成为精密机械工业的一个巅峰,事实上,进入减速机的技术门槛极高,特别是RV减速机里面,完全由高精度的元件,齿轮相互啮合,特别是对材料科学,精密加工装备,加工精度,装配技术,高精度检测技术提出了极高的技术要求。
国内企业研发的减速机基本上都是通过反向工程获得的数据,因此,往往知其然而不知其所以然,虽然国内有部分企业在技术水平上获得了重大突破,但国产减速机在减速机精度的保持性、减速机精度寿命和产品寿命上都存在许多研发难点,还有就是品质及销量等,所以,各种各样的技术难点也导致了国产减速机在一致性上较差,产品之间可复制性也是很低的。
值得一提的是,加工制造精密减速机零部件的设备都十分昂贵,比如美盖勒平面磨床,价值近千万元人民币,因此,在缺乏大
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