关于旋转矢量(RV)减速器在亚洲机器人市场兴起的四个关键点

作者:大昌华嘉中国区科技事业部总经理Oliver Hammel 点击数:672 发布时间:2017-11-08
机器人多用于需要重复工作的环境中,尤其是那些人类难以操作或操作起来十分危险的工作。不同行业和规模的制造商正逐步转向利用机器人进行生产,因为机器人能实现一周7天、一天24小时连轴生产,也能实现当今市场对产品品质一致性和可追踪性的需求。
关于旋转矢量(RV)减速器在亚洲机器人市场兴起的四个关键点

机器人多用于需要重复工作的环境中,尤其是那些人类难以操作或操作起来十分危险的工作。不同行业和规模的制造商正逐步转向利用机器人进行生产,因为机器人能实现一周7天、一天24小时连轴生产,也能实现当今市场对产品品质一致性和可追踪性的需求。

然而,大多数机器人制造商最近推出了“cobots”机器人,它们能够与人类合作,无需用安全栏进行隔离。这种机器人可以通过与工人进行互动来支持他们的工作,帮助他们完成特定的任务。

如今市场持续变化,需要制造商高度自动化、快速化、柔性化应对,机器人无疑是最好的解决方案。继我上篇关注柔性化制造系统的文章后,我认为现在是时候分享一些关于机器人发展与生产的深层次思考。

以下是我对亚洲机器人市场增长以及为何旋转矢量(RV)减速器需求持续加大的四点关键想法。

1. 世界渴求更多的机器人

到2019年,全世界范围内工业机器人有望增长至300万台,大约有70%会应用在汽车、电子、电气及金属和机械制造业1。IDC表明光亚太市场今年预计达到660亿美元,到2021年能达到1620亿美元。这将占到全球机器人市场的70%以上2。

纵观各国机器人分布规律,我们可以发现,在称之为世界工厂的中国,机器人使用比例相对于工人来说仍然十分低,因此为了适应生产大国的自动化需求,机器人具有相当大的潜在市场。

据估计,到2020年中国每年需要消耗190,000台机器人。中国不会把这么大的潜在市场全部拱手相让给外企,因此目前已出台了半官方政策,到2020年实现机器人国产市场份额达50%(95,000 台),2025年实现机器人国产市场份额超70%。

在未来五年,这将为中国制造商提供超过740亿美元的机器人及相关服务潜在市场。这些数字的确很大,但考虑到所有主要行业及制造业的自动化需求,这并不令人意外。

在“中国制造”2025年制造业蓝图中,中国机器人行业将迎来前所未有的机会,许多大型企业都将工业机器人研发和设计作为公司未来几年战略计划的重要组成部分。

2. RV减速器,机器人核心

大多数工业和家用机器采用的是齿轮减速器,通常由坚固耐用的金属(如钢铁)制成,采用齿轮或齿轮组安全地降低电动机速度,增加扭矩。旋转矢量(RV)减速器是一种减速机,它构成了最先进的机器人的核心部件。

与其它齿轮减速器相比,它的精度更高、稳定性更好、效率更大、尺寸更小。通常机器人的RV减速器使用的是摆线齿轮。他们能满足以上各项特性,但设计更复杂,制作更困难。

我们估计,一台现代六轴机器人的设计成本中,RV减速器占到约36%,因此成为最大的成本因素,同时也是区别其他机器人的地方。这个不同之处是指只有高质量的RV减速器才能确保机器人长时间处在正确位置,并保持必要的精度和不同有效负载的变化。

当然,这些要求也会给摆线齿轮的制造过程带来额外的挑战:

摆线齿轮由耐用材料制成,齿轮表面硬度达HRC 60-64,主要通过打磨制成。打磨过程不仅要考虑到尺寸限制,又要考虑打磨形状,因为摆线齿轮齿形以表形和hpo圆弧形曲线为基础,不仅对机器而言是一项挑战,而且对设计也有很高要求。也就是说,你需要用硬钢打磨一种自由形态曲线——精确到几微米。这并不是一件容易的事情。

一旦机器加工完成,你就需要有合适的测量技术,从而保证产品的质量。我们知道这些减速器需求量很大,因此使研磨和测量这些过程自动化并与闭合回路相连(也就是说,当零件被测量出需要的公差时,就会自动地修正研磨机)就十分必要。

当然,你需要特殊的机器工具来完成这项任务,而且你需要经验丰富、训练有素的机床操作员和工程师。

鉴于这些原因,全世界只有几家专业公司能制造这种摆线齿轮。目前,工业机器人使用的大多数RV减速器来自日本品牌,其次是韩国和捷克。全世界由国际机器人制造公司如ABB、Fanuc和Kuka使用的精密减速器中,有近75%为日本公司制造3。

日本之所以占据主导地位,是因为它在制造业时代早期就开始研发机器人,用于应对老龄化导致的劳动力减少问题。而另一方面,由于近年来,中国面临着持续增长的生产需求和有限的劳动力资源问题,因此机器人研发才被提上日程。

3. 机器人价格将会下降

未来几年,由于六轴机器人需求不断增加,其价格开始大幅降低。下图是ARK投资公司发布的图表,根据图表预测,六轴机器人平均成本将会大幅降低,比BCG公司预测的幅度更大。

但是不仅硬件成本会下降,集成成本也会降低。九月份出席汉诺威欧洲机床展(EMO)的人士可能会意识到,几乎所有的机床公司都在标准化的接口上工作,并以工业4.0的名义交换机械机器人数据。

这种标准化将使机器人应用至制造过程中的实际技术集成变得更容易,成本更低,因此也将打开机器人应用大门(尽管到目前为止,这一应用的自动化仍都被视为不具有经济效益)。然而了解这一点,我们必须认识到,牢固的工艺知识一直是任何自动化成功的基础。

4. 与日本制造商的竞争

中国不仅是过去四年工业机器人销量最大的市场,也是未来最大的潜在市场,但国产机器人制造一直依赖进口精密RV减速器。

然而,这种情况也正在逐步转变。越来越多的中国RV减速器制造商开始投资由国际公司如大昌华嘉提供的关键解决方案。这可以帮助他们实现RV减速器的国产,满足国内机器人制造商的需求。

去年年底,有20多家中国公司推出了国产的精密减速器4。据估计,到2020年中国工业机器人减速器市场需求将超过40亿人民币,其中有30亿人民币来自RV减速器。

最终,最大的资助者将是机器人制造商和他们国内外的客户,因为机器人价格下降,更多的应用变得可承担。中国将不会错失在这个市场大展拳脚的机会。

如果你在机器人制造业或行业有应用RV减速器,欢迎与我分享你对市场最新发展的见解。