摘要：精密減速器是工業(yè)機(jī)器人最主要的核心零部件之一，是影響工業(yè)機(jī)器人穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標(biāo)的重要元件。目前我國精密減速器主要依賴進(jìn)口，國產(chǎn)自主技術(shù)仍有待突破。本文從主流精密減速器產(chǎn)品、精密減速器市場格局、國內(nèi)外精密減速器技術(shù)差距等維度進(jìn)行了分析。

　　減速器成本占機(jī)器人成本的35%左右，是工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的主要成本之一，也是制約機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前主流精密減速器包括RV減速器和諧波減速器，我國精密減速器產(chǎn)品短期內(nèi)仍主要依賴進(jìn)口。

　　RV減速器和諧波減速器是主流的精密減速器

　　RV減速器和諧波減速器是現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人精密減速器的主流產(chǎn)品，二者合計(jì)占有全球工業(yè)機(jī)器人減速器市場份額的80%。其中RV減速器具有較大的傳動比、較高的傳動效率、較大的剛性、較高的可靠性，能夠?yàn)楣I(yè)機(jī)器人本體提供較高的運(yùn)動精度，能夠在工作運(yùn)行中保持較小回差、保持較低振動。在目前已有的關(guān)節(jié)機(jī)器人產(chǎn)品中，RV減速器主要安裝在機(jī)座等高負(fù)載位置，RV減速器價(jià)格貴、制造難，我國目前主要依賴進(jìn)口;諧波減速器相較RV減速器尺寸更小、所需零件較少，本身具有較高的傳動比及傳動效率，通常用在關(guān)節(jié)機(jī)器人的手部或腕部。

　　日系品牌主導(dǎo)精密減速器市場，短期內(nèi)中國市場仍需依賴進(jìn)口

　　從全球精密減速器市場來看，日系品牌哈默納科和納博特斯克壟斷了近75%的市場份額，其中納博特斯克生產(chǎn)的RV減速器，約占60%的份額，哈默納科生產(chǎn)的諧波減速器，約占15%的份額，ABB、Yaskawa、KUKA、FANUC等國際主流機(jī)器人整機(jī)廠商均由以上兩家日本公司提供精密減速器。

　　從國內(nèi)市場現(xiàn)狀來看，我國2017年工業(yè)機(jī)器人減速器需求近18萬臺。其中，國產(chǎn)品牌所占國內(nèi)市場份額約為20%，外資品牌市場份額約80%。從國內(nèi)市場發(fā)展趨勢來看，近五年來進(jìn)口精密減速器占國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人減速器總銷量的比重呈現(xiàn)逐年下降趨勢，國產(chǎn)精密減速器占國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人減速器總銷量的比重逐年趨增。造成這一現(xiàn)象的主要原因如下：一是，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人整機(jī)廠商通過進(jìn)口獲取精密減速器的價(jià)格較高，通常是ABB、Yaskawa、KUKA、FANUC等國際主流機(jī)器人整機(jī)廠商所支付價(jià)格的數(shù)倍，處于成本收益角度的考量，國內(nèi)機(jī)器人整機(jī)廠商不得不選擇國產(chǎn)精密減速器;二是，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量逐年趨增，近五年CAGR高達(dá)15.11%，高速增長的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量拉升了精密減速器的市場需求，如此巨大的市場需求需要較高的精密減速器生產(chǎn)能力及較短的供貨周期來滿足，現(xiàn)階段日系品牌減速器出現(xiàn)明顯的供貨周期延后，最長供貨周期超6個(gè)月，其中日本納博特斯克的精密減速器供貨周期已經(jīng)從以前的2-3個(gè)月延長到現(xiàn)在的4-6個(gè)月，國內(nèi)機(jī)器人整機(jī)廠商為滿足工業(yè)機(jī)器人市場需求，轉(zhuǎn)而選擇國產(chǎn)品牌;三是，近年來國產(chǎn)精密減速器技術(shù)不斷成熟，國產(chǎn)機(jī)器人整機(jī)廠商開始越來越多的采購國產(chǎn)精密減速器產(chǎn)品，其中南通振康分別與埃夫特、上海歡顏分別簽訂了涉及3000臺、15000臺RV減速器的銷售訂單，雙環(huán)傳動與埃夫特簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，約定埃夫特將在雙環(huán)傳動采購10000臺RV減速器，伯朗特與中大力德簽訂迄今為止最大的RV減速器戰(zhàn)略框架合同，約定在2019年12月前采購不低于30000臺RV減速器。從國內(nèi)精密減速器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢來判斷，國產(chǎn)精密減速器發(fā)展將持續(xù)向好，但短期內(nèi)我國精密減速器產(chǎn)品仍需依賴進(jìn)口。

圖 1 中國工業(yè)機(jī)器人減速器國產(chǎn)及外資品牌變化情況

(資料來源：公開數(shù)據(jù)整理)

　　國內(nèi)外精密減速器技術(shù)仍存在差距

　　原材料及熱處理工藝制約國產(chǎn)諧波減速器發(fā)展。諧波減速器主要由柔輪、波發(fā)生器、剛輪、軸承四部分構(gòu)成，由于柔輪減速傳動過程中需要承擔(dān)較大的交變負(fù)荷，為避免出現(xiàn)損壞，對于制作柔輪所需材料的抗疲勞度、加工和熱處理工藝均有十分嚴(yán)苛的要求，因此柔輪成型工藝是諧波減速器生產(chǎn)中最大的技術(shù)難點(diǎn)?，F(xiàn)階段我國諧波減速器相關(guān)工藝及技術(shù)已經(jīng)有顯著突破，國產(chǎn)諧波減速器質(zhì)量提升明顯，國有品牌市場競爭力提升迅速，其中蘇州綠的在2017年所生產(chǎn)的諧波減速器銷量僅次于哈默納科。未來隨著我國軸承生產(chǎn)技術(shù)的提升，國產(chǎn)諧波減速器在精度、壽命、可靠性等方面與國外先進(jìn)產(chǎn)品的差距將不斷縮小。

　　磨損快、精度保持性差、壽命短是制約國產(chǎn)RV減速器發(fā)展的主要因素。目前國內(nèi)已有加工方式的表面質(zhì)量不能達(dá)標(biāo)，加之國內(nèi)主要RV減速器生產(chǎn)商目前還缺少能夠有效提高RV減速器關(guān)鍵部件耐磨性的應(yīng)對方式，由于RV減速器只能采用油脂潤滑方式，所以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的熱量短時(shí)間難以傳散。由于曲拐軸承滾針具有較高的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，在此過程中產(chǎn)生大量熱能，如果難以及時(shí)散熱，滾針軸承壽命將顯著縮短。

　　國產(chǎn)RV減速器關(guān)鍵零部件的加工精度有待提升。從RV減速器結(jié)構(gòu)來看，第一級漸開線行星齒輪傳動與第二級少齒差擺線針輪行星傳動共同安裝在同一個(gè)針齒殼內(nèi)，為超靜定結(jié)構(gòu)，多個(gè)零件的相關(guān)尺寸互相關(guān)聯(lián)，且機(jī)器人運(yùn)行過程中對于傳動誤差有著極高的要求，因此對RV關(guān)鍵零部件(如擺線輪、針齒殼、曲柄軸、支撐盤等)的加工精度要求十分嚴(yán)苛，通常需要達(dá)到微米級。目前我國通過進(jìn)口的高精度通用加工和檢測設(shè)備單價(jià)昂貴，價(jià)位通常在千萬元以上，較高的購置成本使得很多國內(nèi)企業(yè)無法購買相應(yīng)設(shè)備，而且進(jìn)口高精度通用加工和檢測設(shè)備加的工效率相對較低，目前尚且無法完全滿足國內(nèi)廠商批量生產(chǎn)的要求。

　　結(jié)語

　　精密加速器是影響我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵零部件，雖然近年來我國精密加速器相關(guān)技術(shù)突破顯著，但短期內(nèi)我國精密減速器仍需依賴進(jìn)口。未來在工業(yè)機(jī)器人需求趨增、國內(nèi)技術(shù)不斷發(fā)展、國外產(chǎn)品供貨周期過長的背景下，國產(chǎn)精密減速器或迎來良好的發(fā)展契機(jī)。