減速器，大家可能都不太清楚是什么東西，說簡(jiǎn)單點(diǎn)，就是讓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變慢的機(jī)器。這種機(jī)器應(yīng)用很廣泛，例如汽車的變速箱、數(shù)碼相機(jī)鏡頭、船舶推進(jìn)螺旋槳、高精度加工機(jī)床等等，最近火起來的應(yīng)用是工業(yè)機(jī)器人，其關(guān)節(jié)處需要大量使用到減速器。今天咱們就來聊聊世界上最精密的減速器制造商——日本Nabtesco和HarmonicDrive。

變速箱

目前主流的減速器分為RV（Rotate Vector旋轉(zhuǎn)矢量）減速器和諧波齒輪減速器兩種。前者被日本ナブテスコ株式會(huì)社 - Nabtesco納博特斯克壟斷，后者被日本HarmonicDrive哈默納科壟斷，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。其中HarmonicDrive哈默納科在工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有15%的市場(chǎng)占有率，Nabtesco納博特斯克擁有60%。也就是說，目前全球機(jī)器人行業(yè)75%的精密減速機(jī)被日本壟斷，剩余25%被德國(guó)、意大利、美國(guó)等瓜分。

Nabtesco納博特斯克

HarmonicDrive哈默納科

RV減速器由擺線針輪和行星支架組成，其體積小、抗沖擊力強(qiáng)、扭矩大、定位精度高、振動(dòng)小、減速比大，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床、醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備、衛(wèi)星接收系統(tǒng)等領(lǐng)域。

工業(yè)機(jī)器人

RV減速器具有高得多的疲勞強(qiáng)度、剛度和壽命，而且回差精度穩(wěn)定，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家的機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)多采用RV減速器。其可用于各種場(chǎng)景，可耐受高功率、長(zhǎng)時(shí)間使用，一般將其放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置。

RV減速器

RV減速器

諧波齒輪減速器是一種由固定的內(nèi)齒剛輪、柔輪和使柔輪發(fā)生徑向變形的諧波發(fā)生器組成。這是一種新型傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，其利用柔性齒輪產(chǎn)生可控制的彈性變形波，引起剛輪與柔輪的齒間相對(duì)錯(cuò)齒來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。

諧波齒輪減速器

諧波齒輪減速器

諧波齒輪減速器

這種傳動(dòng)與一般的齒輪傳遞具有本質(zhì)上的差別，在嚙合理論、集合計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面具有特殊性。諧波齒輪減速器具有高精度、高減速比等優(yōu)點(diǎn)，和普通減速器相比，使用的材料要少50%，體積及重量至少減少1/3。特別是在高動(dòng)態(tài)性能的伺服系統(tǒng)中，采用諧波齒輪傳動(dòng)更顯示出其優(yōu)越性。它傳遞的功率從幾十瓦到幾十千瓦，但其易損耗，大功率的諧波齒輪傳動(dòng)多用于短期工作場(chǎng)合，如不長(zhǎng)時(shí)間工作或承載重量較小的高精密型工業(yè)機(jī)器人末端關(guān)節(jié)處，如小臂、腕部或手部。

高精度工業(yè)機(jī)器人

諧波齒輪減速器

諧波齒輪減速器

稍微了解過機(jī)器人行業(yè)的朋友都知道，減速器對(duì)于機(jī)器人的性能、精度、壽命都起著決定性的作用，一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人30-40%的成本都在減速器上。

汽車工業(yè)機(jī)器人

關(guān)節(jié)較多、精度要求的超高精密機(jī)器人，例如用于芯片、電路板、微型材料等加工的機(jī)器人，高端減速器在其中的占比更高，價(jià)格也更貴，成本甚至要成倍增加。

芯片產(chǎn)業(yè)機(jī)器人

當(dāng)今全球工業(yè)機(jī)器人使用的精密減速器基本都被日本壟斷，我國(guó)的減速器普遍也是依賴進(jìn)口。雖然我國(guó)最近也量產(chǎn)了RV減速器，但卻鮮有企業(yè)選用，因?yàn)閲?guó)產(chǎn)的在性能指標(biāo)上短期內(nèi)能達(dá)到要求，但由于質(zhì)量控制和工藝的問題，很容易磨損報(bào)廢，壽命太短。在中國(guó)試圖自主制造的高級(jí)設(shè)備中，都存在類似的問題。

國(guó)產(chǎn)減速器

減速器，作為一種小體積，大傳動(dòng)比，零背隙，超高傳動(dòng)/體積比的減速機(jī)，是精密機(jī)械工業(yè)的巔峰之作之一。其由高精度的元件、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)都有極高的要求。德國(guó)人勞倫茲·勃朗于1926年首次提出一種少齒差行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，日本Nabtesco納博特斯克公司1980年提出RV減速器設(shè)計(jì)，1986年獲得實(shí)質(zhì)性突破，90年代才得以大規(guī)模生產(chǎn)使用。而我國(guó)十二五規(guī)劃才將精密減速器納入重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，技術(shù)是沒有捷徑可走的。不夸張的說，國(guó)內(nèi)RV減速器的發(fā)展水平還停留在日本九十年代初期，落后至少25年。

減速器

據(jù)業(yè)內(nèi)相關(guān)人士介紹，1臺(tái)精密減速器，工業(yè)機(jī)器人國(guó)際巨頭采購(gòu)價(jià)為3~5萬元，賣給我國(guó)重要客戶約7~8萬元，一般的普通客戶約12~15萬元。國(guó)內(nèi)企業(yè)采購(gòu)精密減速機(jī)的成本比國(guó)際巨頭貴一倍還多，可見掌握不了核心技術(shù)，我們要為別人貢獻(xiàn)多少利潤(rùn)。

精密減速器

精密減速器

希望我國(guó)能夠努力追趕，彎道超車，生產(chǎn)出比肩納博特斯克的精密減速器，結(jié)束這一領(lǐng)域被人卡脖子的歷史。

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