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从技术到成本,为何国产机器人不用国产RV减速器?

工控帮2020-02-13 15:16:32
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导读

全球工业机器人用的精密减速器基本为日本所垄断,最近几年,虽然国内也有量产的RV减速器,但却鲜有国产机器人企业选用,目前中国市场的减速器普遍依赖进口。这是为什么呢?




在机器人行业,小白都知道这样一个事实,全球工业机器人用的精密减速器基本为日本所垄断,最近几年,虽然国内也有量产的RV减速器,但却鲜有国产机器人企业选用,目前中国市场的减速器普遍依赖进口。


这是为什么呢?是技术上仍无法取代国外产品,还是成本太高国产机器人企业难以接受?或者是两者兼而有之?让我们来听听工程师们是怎么说的。


技术:能用,但机械寿命不会长


在中国试图自主制造的高级设备中,都存在类似的问题,在性能指标上短期内能达到要求,但由于质量控制和工艺的问题,很容易磨损报废。


RV减速机,作为一种小体积,大传动比,零背隙,超高传动/体积比的减速机,是精密机械工业的一个巅峰之作,减速机里面完全是由高精度的元件,齿轮相互啮合,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要求。



我们现在所能做的只是从购买产品里面拆开分解分析,进行反向工程,完全知其然而不知其所以然。给大家举个例子吧,18世纪的时候,欧洲的玻璃器及光学用途玻璃领先于世界,因为它的玻璃纯净介质均匀,确保光不会在介质疏密不均情况下发生折射,影响光学性能。其他国家的工匠将一直想要了解清楚缘由,但是一直也没有破解其奥秘所在,后来直到20世纪这个方法才被完全公开,也就是在玻璃在热融状态进行长时间加热不停的搅拌,并且搅拌的速度角度和方法也各有讲究,但是,不知道这一点,凭摸索就是以前很难以突破的。


有这样一个真实的故事:日本知名的摩托车制造企业铃木摩托车,在中国有一个合资制造厂叫江门大长江铃木摩托车制造有限公司,这家公司,在中国肇庆分厂建厂之初曾经碰到一个怪事。他们的一个250cc,59马力的摩托车发动机在中国组装的产品硬是只有55个马力,那丢失的4个马力不知道到哪里去了?材料是一样的,真的生产工艺方法也是一样的,后来大概花了足足一年的时间进行TQM落实整改,才慢慢的把那4个马力差异找回来,这里牵涉到严格的工艺规范和质量控制工程,就是工业技术半点来不得马虎的地方。



网友王哲曾经试用过国产的知名某品牌的RV减速机,他表示确实能用,但是其噪声和发热量明显高于进口品牌纳博特斯克的减速机,搞机械的都知道,发生噪声和发热都意味着其中的一些齿轮啮合不良,有超额摩擦磨损,有内部应力,机械不是在一种正常的工况下进行工作,这样的机械寿命不会很长。后来他们几番改进,降低了不少,但还是达不到Nab的水平,不同于电气产品,机械元件的失效和损坏不是立竿见影的,而是一个有时间的过程,哪怕现在能用。谁也不能保证,3个月半年一年之后,是不是会因为磨损报废,那时候进行对成千上万的产品召回或者维修的成本就大得吓人了,所以确实不敢用。


成本:没有足够产量支撑,设备摊销成本高得吓人


业界有这样一个笑话:

财经记者采访某刚刚上市的减速机制造企业的老总:

“请问您融资了几个亿,打算用来干什么呢”

“先把拖欠供应商欠款,拖欠工资奖金啥的给发了,然后还一下买美盖勒的贷款”

“那剩下的呢?”

老板抬起头,吐了一口烟

“剩下的啊,慢慢还……”

这当然是个笑话,但其实不光是美盖勒的磨床。生产减速机的所有设备,所有管理人员都要参在一个非常小的批量上进行设备摊销,成本下不来。加工减速机的设备有多昂贵呢?以上面笑话中的美盖勒平面磨床为例,内孔端面外圆一道磨 ,精度0.5μ重复定位0.3μ ,据说加工达到1μ,有砂轮库。折合人民币价值就接近千万元了。



据了解,国产减速机不便宜,并不是指其绝对的价格,而是在达到同样的效果的基础上,国产减速机并不便宜。


网友钱德勒对比了一个国外机器人165kg和某一个国内机器人165kg型号用的减速机的价格。


国外机器人减速机采购价是2.1万,占总成本的13%,国内机器人减速机采购成本是9.2万,占总成本的31%(两个品牌均不指名)。差价这么大,原因在于Nab本身就有差价地供货,当然,这也跟国产机器人的需求量没什么议价能力有关。这时候,国产机器人厂商都希望有国产减速机能替代进口产品,以2.1W作为参考报价,但实际上,国产减速机虽然能造出来,但价格也要8.2W。


钱德勒还讲到他亲身经历过的一个例子:机器人后三轴的谐波减速器,“报价分别来自于国外的某宝和国内的某品牌,就拿第六轴的来说,两者相差的价格还不到1K,就算我后面可以跟国产减速机品牌进一步议价,按六个减速机来计算,节约的成本也只有6K左右,这个成本优势,在一台20W左右的机器人上,还不够买十送一。”


当然,这也很难把责任全部都归结于减速机厂商。国产机器人每年就那么几千台,RV减速机的用量乘以三,数量也很有限。分摊到每一个减速机厂,都是数量有限却需要不合理的高投入。没人买单的研发,一般的企业确实难以支撑得下去。

减速机的市场现状


目前应用于机器人领域的减速机主要有两种,一种是RV减速器,另一种是谐波减速器。在关节型机器人中,由于RV减速器具有更高的刚度和回转精度,一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置,而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。对于高精度机器人减速器,日本具备绝对领先优势,目前全球机器人行业75%的精密减速机被日本的Nabtesco和HarmonicDrive两家垄断(业界俗称RV减速机和谐波减速机),包括ABB、FANUC、KUKA等国际主流机器人厂商的减速器均由上述两家公司提供。其中HarmonicDrive在工业机器人关节领域拥有15%的市场占有率。



据行业人士介绍,一台精密减速器四大国际巨头采购价为3万元~5万元,卖给国内关系好的客户约7万元,关系一般的普通客户约12万元,内资企业采购精密减速机的成本比国际巨头贵一倍还多,可见其间的利润差别有多大。


全球绝大多数市场份额都被日本企业占据:Nabtesco的RV减速器约占60%,Harmonica的谐波减速器约占15%。


值得一提的是,日本纳博特斯克公司从1980年代初提出RV型设计到1986年RV减速器研究获得实质性突破,花了6-7年时间;而国内率先出结果的南通振康和恒丰泰花费时间也为6-8年;可以看出,技术是没有捷径可走的。换句话说,国内RV减速器现在的发展水平还停留在日本八十年代后期。


据行业内不具名人士透露,ABB、发那科、安川、库卡等国际主流机器人整机厂商均由以上两家日本公司提供减速机,并且与两家公司有着非常苛刻的合作条件,即在使用这两家公司产品时不能再使用别家的产品,否则将解除合作关系。


南通振康去年的年产量是200多台,产品已被多家机器人厂商试用,包括国外的ABB、KUKA、发那科以及国内的埃夫特、埃斯顿等企业等。其中,埃夫特已经通过试用后购买了几百台RV减速器产品。

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