工業機器人核心零部件主要有三部分:精密減速器、驅動及控制器、伺服電機,其中減速器是制約國內工業機器人技術發展的最為重要的因素。
伺服電機的主流供應商有日系的松下、安川和歐美系的倍福、倫茨等,國內匯川技術等公司也有一定的市場份額;控制器的主流供應商主要有美國的Delta Tau和Gail、英國的TRIO和中國的固高、步進等公司。相對來說這兩個核心零部件的緊缺性并不那么強。首先,伺服電機與控制器的供應商之間實力較為均衡,可選擇的供應商相對較多;其次,幾個品牌都在中國建立了分工廠,采購產品不存在進口關稅;最后,經過多年的發展國內已涌現出了相關的公司,其產品質量正在追趕國際廣商,例如匯川技術、華中數控、廣州數控、英威騰等。
表6:國內外工業機器人核心零部件供應廠商 |
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核心部件 |
國外廠家 |
國內廠家 |
驅動及控制系統 |
Delta Tau、Gai、TRIO、FANUC、西門子、MAXON |
固高、步進;匯川技術、英威騰、廣州數控;華中數控 |
伺服電機 |
安川、松下、三菱、三共、富士、倫茨、倍福、力士樂、博世、西門子、MAXON |
臺灣APEX、南京艾斯頓、廣州數控、珠海運控、桂林星辰、匯川技術 |
RV減速器 |
帝人、住友、SEJINIGB(韓國)、SPINEA(斯洛伐克) |
秦川發展、上海機電、科賽恩、浙江恒豐泰、南通振康、 天津百利天星 |
諧波減速器 |
Harmonica(日本)、Harmonica Drive AG(德國) |
中技克美、蘇州綠的、北京諧波傳動所 |
但在精密減速器方面,全球75%的市場份額由兩家日本公司壟斷,分別為提供RV擺線針輪減速機的Nabtesco和提供高性能諧波減速機的Harmonic Drive;包括ABB、FANUC、KUKA、安川等國際主流機器人廠商的減速機基本上均由這兩家公司提供。此外,韓國的SEJINIGB生產的RV減速器結構緊湊,質量可以和Nabtesco(帝人)相比,在中國也建有組裝生產公司,但主要供給韓國企業和用于軍用方面。與國內機器人公司選擇的通用機型有所不同的是,國際主流機器人廠商均與上述兩家公司簽訂了戰略合作關系,提供的產品大部分為在通用機型基礎上根據各廠商的特殊要求進行改進后的專用型號,這也是外資品牌主機品質優于國產主機的原因之一。
國內在高精度擺線針輪減速機方面研究起步較晚,僅在部分院校、研究所有過相關研究,據了解目前尚無成熟的國產RV減速器應用于工業機器人。這是因為精密減速器的設計、研發和制造過程中需要對相關的材料、零件結構和齒輪齒形進行反復的測試與修正,這一過程需要經驗與技術的積累。
近年來國內部分廠商和院校致力高精度擺線針輪減速機的國產化和產業化研究,如浙江恒豐泰、重慶大學機械傳動國家重點實驗室、天津減速機廠、秦川機床廠、大連交通大學等;部分企業現已研發出樣機,或已在進行可靠性試驗與檢測。而在諧波減速器方面,國內已有可替代產品,如北京中技克美、北京諧波傳動所和蘇州綠的,雖然相應產品在輸入轉速,扭轉剛度,傳動精度和效率方面與日本產品還存在差距,但整體的質量品質還在提高,也逐漸地應用在關節型工業機器人中。面對未來在國內巨大的需求,精密減速器國產化也只是時間長短的問題,進口替代的雛形已現。
表7:納博特斯克(帝人)RV減速器性能參數 |
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Nabob(帝人) |
RV6-E |
RV40-E |
RV160-E |
輸出轉速(r/m) |
50 |
30 |
15 |
輸入功率(Kw) |
0.35 |
1.4 |
3.28 |
額定輸出轉矩(Nm) |
50 |
334 |
1568 |
減速比 |
30-103 |
56-152 |
80-171 |
剛性(Nm/arc.min) |
117 |
931 |
1470 |
額定力矩(Nm) |
196 |
1666 |
2940 |
瞬時最大力矩(N/m) |
392 |
3332 |
5880 |
瞬時最大轉矩(N/m) |
294 |
2058 |
5390 |
重量(Kg) |
2.5 |
9.3 |
26.4 |
尺寸(mmxmm) |
17.6x91.6 |
29.6x143.7 |
47.8x210.9 |
額定壽命(Hr) |
6000 |
6000 |
6000
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