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技術(shù)文章

日本精密減速器，到底牛在哪
？

2022-07-22 00:00:18

行星減速器

精密減速機(jī)，是幾乎所有機(jī)械設(shè)備中的關(guān)鍵裝置

。

全球工業(yè)機(jī)器人用的精密減速器基本為日本所壟斷

，最近幾年

，雖然國(guó)內(nèi)也有量產(chǎn)的RV減速器

，但卻鮮有國(guó)產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)選用，目前中國(guó)市場(chǎng)的減速器普遍依賴進(jìn)口

。

▲日本安川機(jī)器人揮刀削豌豆

01

作為傳統(tǒng)的制造強(qiáng)國(guó)

，德國(guó)、意大利

、日本等國(guó)家的減速機(jī)產(chǎn)品在材料

、設(shè)計(jì)水平

、質(zhì)量控制

、精度、功率密度

、可靠性和使用壽命等方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位

。來(lái)源：瘋狂機(jī)械控

減速器在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的中間裝置

，通常它把電動(dòng)機(jī)

、內(nèi)燃機(jī)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的，并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩

。

在航空航天

、機(jī)器人和醫(yī)療器械等發(fā)展的推動(dòng)下

，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊

、傳遞功率大、噪聲低

、傳動(dòng)平穩(wěn)的高性能精密減速器需求加大

，其中RV減速器和諧波減速器更是精密減速器中重要的兩種減速器

。

精密減速機(jī)

，是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器

，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)

，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置

。

▲Nabtesco減速機(jī)

▲拆解精密減速機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

Nabtesco(納博特斯克)是由帝人精機(jī)和納博克(1956年生產(chǎn)了日本第一個(gè)自動(dòng)門)這兩家日本公司強(qiáng)強(qiáng)合并組成

。作為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和零部件的生產(chǎn)商，這兩家公司都在其特定的業(yè)務(wù)領(lǐng)域

，掌握了高端核心技術(shù)

，控制著很大的市場(chǎng)份額

。

作為世界上最大的精密擺線針輪減速機(jī)制造商

，Nabtesco生產(chǎn)高性能減速機(jī)、中空軸減速機(jī)，以及單軸伺服執(zhí)行器和控制器

。

其生產(chǎn)的精密設(shè)備具有高扭矩、高剛性和高耐過(guò)載沖擊荷載能力的同時(shí)

，兼有高精密和非常低的回程間隙

，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、雷達(dá)天線

、工業(yè)機(jī)器人

、半導(dǎo)體和焊接技術(shù)等工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。

▲工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)應(yīng)用精密減速機(jī)

日本Harmonic Drive Systems Inc.(簡(jiǎn)稱HDSI)是整體運(yùn)動(dòng)控制的領(lǐng)軍企業(yè)

，其生產(chǎn)的Harmonic Drive組合型諧波減速機(jī)

，具有輕量小型

、無(wú)齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等特點(diǎn)

，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、仿人機(jī)器人

、半導(dǎo)體液晶生產(chǎn)裝置

、光伏設(shè)備、光學(xué)儀器

、精密機(jī)床等各種尖端領(lǐng)域

。

▲諧波減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)微型減速器

為了涵蓋諧波減速機(jī)所不能做到的低減速比領(lǐng)域

，HDSI產(chǎn)品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機(jī)Harmonic Planetary

。獨(dú)特的內(nèi)齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊

、消除背隙

，已達(dá)到精密級(jí)的傳動(dòng)誤差。

精北傳動(dòng)

▲ Harmonic Planetary Gears諧波行星減速器

諧波傳動(dòng)減速器是一種靠波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形

，并與剛性齒輪相嚙合，從頭傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)

。

▲ Harmonic Planetary Gears諧波行星減速器

02

作為精密機(jī)械工業(yè)的一個(gè)巔峰之作

，減速機(jī)的技術(shù)門檻非常之高

，RV減速機(jī)里面完全是由高精度的元件

，齒輪相互嚙合，對(duì)材料科學(xué)，精密加工裝備

，加工精度

，裝配技術(shù)，高精度檢測(cè)技術(shù)提出了極高的要求

。

國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)多是通過(guò)反向工程獲得數(shù)據(jù)，完全知其然而不知其所以然

。所以盡管國(guó)內(nèi)有部分企業(yè)在技術(shù)水平上取得了重大突破

，但國(guó)產(chǎn)減速器在精度的保持性、精度壽命和產(chǎn)品壽命上都存在研發(fā)難點(diǎn)

，各項(xiàng)難點(diǎn)導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)減速器的一致性較差

，產(chǎn)品之間可復(fù)制性低。

另一方面

，加工制造減速機(jī)零部件的設(shè)備都非常昂貴

，比如美蓋勒平面磨床，單價(jià)折合人民幣就接近千萬(wàn)元

。在沒(méi)有足夠的產(chǎn)量支撐下

，設(shè)備攤銷成本高得嚇人。

國(guó)產(chǎn)精密減速機(jī)成本比國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高

，性能卻比對(duì)手差

，銷量當(dāng)然不好，也不可能實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)

，實(shí)現(xiàn)盈利

。而沒(méi)有盈利，沒(méi)有批量就沒(méi)有足夠的資源進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)探索研發(fā)

，也沒(méi)有辦法形成質(zhì)量控制

，更沒(méi)有辦法改進(jìn)技術(shù)和性能。微型減速器

目前應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的減速機(jī)主要有兩種

，一種是RV減速器

，另一種是諧波減速器。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中

，由于RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度

，一般將RV減速器放置在機(jī)座、大臂

、肩部等重負(fù)載的位置

，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部

。

對(duì)于高精度機(jī)器人減速器

，日本具備絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，目前全球機(jī)器人行業(yè)75%的精密減速機(jī)被日本的Nabtesco和HarmonicDrive兩家壟斷（業(yè)界俗稱RV減速機(jī)和諧波減速機(jī)），包括ABB

、FANUC

、KUKA等國(guó)際主流機(jī)器人廠商的減速器均由上述兩家公司提供。

據(jù)行業(yè)內(nèi)部人士透露

，ABB、發(fā)那科

、安川

、庫(kù)卡等國(guó)際主流機(jī)器人整機(jī)廠商均由以上兩家日本公司提供減速機(jī)，并且與兩家公司有著非?div id="m50uktp" class="box-center"> ？量痰暮献鳁l件

，即在使用這兩家公司產(chǎn)品時(shí)不能再使用別家的產(chǎn)品，否則將解除合作關(guān)系

。

核心零部件一直限制著中國(guó)機(jī)器人的快速發(fā)展

，如果我們想要形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化

，擺脫國(guó)外機(jī)器人企業(yè)的掣肘

，在機(jī)器人領(lǐng)域贏得自主

，必須要將減速器國(guó)產(chǎn)化加速提上日程

。

未來(lái)智能實(shí)驗(yàn)室的主要工作包括：建立AI智能系統(tǒng)智商評(píng)測(cè)體系，開(kāi)展世界人工智能智商評(píng)測(cè)

；開(kāi)展互聯(lián)網(wǎng)（城市）云腦研究計(jì)劃

，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)（城市）云腦技術(shù)和企業(yè)圖譜

，為提升企業(yè)

，行業(yè)與城市的智能水平服務(wù)。微型減速器

上一篇：中國(guó)的精密減速機(jī)

，真的比不過(guò)日本嗎

？

下一篇：帶你了解工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)：精密減速機(jī)

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