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1、国内外工业机器人减速器现状分析一、 减速器简介1. 减速器种类a) RV（Rot-Vector）减速器RV 减速器是在摆线针轮传动基础上发展起来的，具有二级减速和中心圆盘支承结构。自 1986 年投入市场以来，因其传动比大、传动效率高、运动精度高、回差小、低振动、刚性大和高可靠性等优点是机器人的“御用” 减速器。b) 谐波减速器谐波减速器由三部分组成：谐波发生器、柔性论和刚轮，其工作原理是由谐波发生器使柔轮产生可控的弹性变形，靠柔轮与刚轮啮合来传递动力，并达到减速的目的；按照波发生器的不同有凸轮式、滚轮式和偏心盘式。谐波减速器传动比大、外形轮廓小、零件数目少且传动效率高。单机传动比可达到 50
2、-4000，而传动效率高达 92%-96%。c) 行星减速器行星顾名思义行星减速器就是有三个行星轮围绕一个太阳轮旋转的减速器。行星减速器体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性，是一种用途广泛的工业产品，其性能可与其它军品级行星减速器产品相媲美，却有着工业级产品的价格，被应用于广泛的工业场合。2. 精密减速机的市场现状目前应用于机器人领域的减速机主要有两种，一种是 RV 减速器，另一种是谐波减速器。在关节型机器人中，由于 RV 减速器具有更高的刚度和回转精度，一般将 RV 减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕
3、部或手部。对于高精度机器人减速器，日本具备绝对领先优势，目前全球机器人行业 75%的精密减速机被日本的纳博斯特克 Nabtesco 和哈默纳科 HarmonicDrive 两家垄断，包括ABB、FANUC、KUKA 等国际主流机器人厂商的减速器均由上述两家公司提供。其中哈默纳科在工业机器人关节领域拥有 15%的市场占有率，纳博斯特克的市场占有率高达 60%。二、国际工业机器人减速器概况1.国外精密减速机市场发展概况国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。日本住友
4、重工研制的 FA 型高精度减速器，美国 Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。目前,减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以
5、纳米级的减速器，则应用前景远大。国外在先进减速机的设计生产上已经十分成熟，一些知名生产商已经拥有一百余年的减速机生产经验，市场份额也十分可观。比如西门子公司旗下 FLENDER 减速机是目前业内最大减速机供应商，在产品结构设计、制造方面具有很高的造诣。国外减速机在食品、电力、建筑、矿业、水利等诸多行业都有着广泛的应用，其制造生产标准相比国内也更高，我国的硬齿面减速机标准也来源于西门子公司的生产标准。国内减速机的发展历史也有近 40 年，生产厂家数目众多，形式也多样，目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。但是与国外相比我国减速机水平仍然有较大差距，同国
6、外外减速器行业存在的比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低。工业机器人减速机生产企业主要是日本公司，纳博特斯克、哈默纳科、住友是其中的主要代表公司，现在纳博特斯克公司由帝人制机株式会社和纳博克株式会社于2003 年合并组成。纳博特斯克和哈默纳科两家公司占据工业机器人七成以上的减速机市场，纳博特斯克优势产品是 RV 减速机，哈默纳科的优势产品是谐波减速机。其中日本纳博是一家从事尖端核心部件的跨国企业，主要从事静液压驱动装置、液压装置、减速装置及其部件的研发、制造。自 1985 年发明至今，日本纳博的精密减速机累计已向全球销售 400 万台，2014 年销售额达 442
7、亿日元（约合人民币 30 亿），营业利润达 80 亿日元（约合人民币 6 亿）。日本纳博精密减速机扭矩大且精度高，高刚性且抗震性强，尤其产品质量保障期超长（根据不同应用领域环境从 50 年-100 年），成为全球汽车工业机器人制造商的独家选择。20 多年来，日本纳博精密减速机全球市场占有率稳居 60%，持续保持世界第一。其次是韩国的减速机，韩国减速机一直以来用于军用，前些年在工业机器人市场很少推广，近两年开始大力在工业机器人推广，以SEJINIGB、韩中减速机等为例。2.纳博特斯克公司简介2003 年 9 月，纳博特斯克公司由帝人制机株式会社和纳博克株式会社两个成功的日本的全球跨国公司合并组成
8、，旨在最大化公司价值并实现长期增长。帝人制机株式会社和纳博克株式会社，均与时俱进地利用其技术实力成为了相应领域的领袖企业。作为运动控制系统和零部件的生产商，两个公司都在其特定的业务领域，控制了很高的市场份额和掌握了高端核心技术，并使其在日本乃至全世界都名列第一。纳博特斯克旨在利用两大公司优势产生的技术协同作用，提升他们在现有业务领域中的地位，并扩展新的业务。纳博特斯克自信在结合帝人制机零部技术能力和纳博克系统技术优势的基础上，使其能在世界范围内为更好地满足客户开发更多的创新型产品。日本纳博主要从事静液压驱动装置、液压装置、减速装置及其部件的研发、制造。日本纳博作为一家尖端的核心部件跨国企业，在
9、全球已拥有 42 家子公司，在中国已进驻上海、北京等地发展船用机器、油压机器、自动门等业务。2012 年 3 月 31 日日本纳博财务年度合并销售额为 140 亿人民币，合并净利润 10.32 亿人民币。3.哈默纳科哈默纳科以谐波减速机(产品库求购 供应)、精密齿轮箱( 产品库 求购 供应)型行星减速机、机电一体化产品等三大系列产品闻名遐迩的著名企业，已经垄断了国际市场，是目前谐波传动行业的绝对领跑者。哈默纳科公司的产品 Harmonic Drive 减速机具有轻量、小型、高精度等特点，在用户中颇具口碑，被广泛应用于对可靠性要求极高的工业机器人领域，并在半导体液晶生产设备、医疗器械、光学仪器、
10、印刷机械等诸多行业尽显优势；在智能机器人、航空航天、天文观测等尖端科学技术方面也大显身手：在人类最早的火星探测车“机遇”号和“ 勇气”号的上，分别装载了 19 个 Harmonic Drive 减速机；机器人的手腕和脚部使用 Harmonic Drive 减速机，模仿真人将更加灵活、逼真。精密运动控制是哈默纳科公司产品的核心技术，凭借“整体运动控制”的各基础要素，很好地满足了用户的各种不同需求。目前，哈默纳科公司的产品主要包括谐波减速机、精密齿轮箱型行星减速机、机电一体化产品三大系列。除了在世界市场享有盛誉的谐波减速机产品以外，哈默纳科公司推出并不断充实精密行星齿轮减速机产品和机电一体化产品阵
11、容，以积极的姿态面对中国市场和用户。仅 2014 年一年，哈默纳科公司就推出了诸如 SHA-CG 系列、CSG-2UK 完全组合型、 HA-800A/B/C-E 系列等新产品，市场反响热烈。自 2011 年 1月进入中国市场以来，以领先世界的精湛技术和精益求精的品质保证，迅速获得了中国用户的广泛认可和赞誉，在中国市场上扮演着越来越重要的先驱性角色。2013-2014 年哈默纳科谐波减速器季度营业收入变化(亿日元)3. 住友重机住友集团是一家拥有 400 年历史的企业，旗下拥有 20 家主要公司，全球 500 强的全球性企业集团。住友重工是集团的核心企业之一。住友重工创建于 1888 年，最初是
12、为修理矿山机械而成立，在日本经济高速发展期开始从事生产减速器、制铁机械及各种起重机械等运输机械。公司不仅生产减速器，同时从事制造钢铁冶金设备、起重、运输机械、化工机械等，是日本有代表性的综合机械制造厂商之一。1995 年 10 月，由住友重机械工业株式会社和住友商事株式会社共同出资在中国天津成立住友重机械减速机 ( 中国) 有限公司，并在 2001 年成立上海分公司作为其产品在中国的销售总部，同时在上海的松江设有维修中心。住友减速机包含各种型号减速机，如住友大型斜齿轮减速箱，住友行星齿轮减速机，住友斜齿轮减速机，住友蜗轮蜗杆减速机等。减速比大，效率高，一级传动减速比为 9 87，双级传动减速比
13、为 121 5 133，多级混合可达数万，且针齿啮合系套式滚动摩擦，啮合表面无相对滑动，故一级减速效率达 94% 。住友重机投放在中国市场的减速器主要是中空型的 C 系列和类似 RV 的 T 系列，主攻方向是系统集成领域。以及 4 轴、5 轴的码垛机器人领域，典型客户如上海沃迪、合肥雄鹰等。中国市场进口 RV 减速器的货期通常是 3 个月，但住友减速器的交货期相对偏长，约在 3.5-4 个月。住友精密减速机在日本和德国工厂生产，随着国内的机器人产业的发展，于 2015 年 3 份正式在上海成立精密减速机生产工厂，住友减速机在大陆生产，供货周期也相应缩短。4. SPINEA来自斯洛伐克的 Spi
14、nea 公司成立于 1994 年，致力于高精密轴承减速机的研发，生产和销售，在全世界最大的轴承减速机生产商中排名 4 位。Spinea 是全球同类产品中唯一的欧洲生产商。Spinea 减速器有 T 系列（包括 60-140 的 TB 小型系列，170-300 大型系列）、E系列、H 系列以及 M 系列。斯洛伐克减速器传动比高、运动精度高、高扭矩容量，高刚性，紧凑的设计，体积轻小。广泛应用于自动化和工业机器人，在机床领域的制造，导航和摄像头设备，医疗系统和许多其它领域。公司历史：1994 Spinea 成立1999 国际专利的高精度齿轮开始批量生产2000 ISO 9001 认证2002 成为国
15、际机器人联合会成员 IFR20052007 建设两家新的生产厂2008 成员目前机器人2010 加入 VDMA 成员2014开发新的 twinspin G 系列成立二十周年全球化生产、服务网络合作品牌概览三、国内工业机器人减速器1.市场分析当前，我国正处于经济结构转型时期，实现工业生产自动化成为广大企业降低成本、提高市场竞争力的重要手段；另一方面，我国人口老龄化趋势日益明显，人口结构变化将造成劳动力短缺；此外，政府对工业机器人的扶持力度正在逐步加大。以上三股力量将共同推动国内工业机器人市场蓬勃发展，前瞻产业研究院预计，2014-2018 年间，我国工业机器人将保持年均 25%以上的速度增长，销
16、量分别为 4.2 万台、5.3 万台、6.6 万台、8.2 万台、10.3 万台。前瞻产业研究院2014-2018 年中国减速机行业市场前瞻与投资战略规划分析报告数据显示，一般情况下，一台通用机器人需要的减速器个数为 4-6套。在此，中性地以一台通用机器人配置 4.5 套减速器预测，那么 2016-2018年，我国工业机器人对减速器的新增需求量分别将达到 29.6 万套、36.9 万套、46.2 万套。另外，对于已保有的工业机器人，减速器本身有额定的工作寿命，需要定期更换；而工业机器人的工作寿命一般为 8-10 年，期间减速器作为传动、承重部件，磨损是不可避免的，因此，我国当前保有工业机器人维修保养也需大量的减速器。2.主要依赖进口国产机器人目前面临的最大问题还是核心部件无法自产。2015 年约有 75%的精密减速器由日本进口，主要供应商是哈默纳科、纳博特斯克和住友公司等。控制器、伺服电机、减速机被视为机器人的三大核心零部件，占到机器人成本的 70%，这也是制约中国机器人产业的主要瓶颈。精密减速器一直是
