进口不够,国产来凑?机器人减速机国产化有多难?

导语:
减速机又缺货了,
2021年的第一场缺货,比2018年来得更真实一些

撰文 | 大头

本文来源:高工机器人(gaogongrobot

2021年中国机器人市场的“火爆”有目共睹,国外还在吵戴不戴口罩,中国已经可以不戴口罩了,生产力的快速恢复使得积攒一年的需求爆发,国产机器人算是久旱逢甘霖,终于可以喘口气了。

然而,也并不是所有公司都熬过了冬天,火爆之余,也有爆冷的消息。一方面是协作机器人、医疗机器人、机器视觉等高端领域频频有过亿的融资新闻出来;另一方面,国产SCARA龙头让位,机器人研发与集成公司分别被ST,知名集成公司被一元贱卖,芯片厂被烧导致订单被抢的消息也层不出穷……令人唏嘘。

但不管怎样,国产机器人是的的确确迎来了春天。然而,刚喘口气,新的问题又来了:订单的激增导致供不应求,缺货是必然的结果,减速机便是其中之一。

在HD、纳博,再加上新宝、住友等几个进口大牌供货紧张的情况下,“国产替换”又成了热议话题。很显然,即使是国产机器人龙头企业,都很难与进口机器人品牌抢减速机,更不用说众多中小型公司。于是,如2018年一般,国产减速机又迎来了一次生机。“饼从天降,欲抢从速。”

事实上,缺货仅是国产替换的一个短期窗口,是机会主义,当供货不紧张之后,大部分国产品牌又会被踢出局,只有极少数可以趁机出头。入行这么多年,测过不少减速机,也看着不少品牌起起落落,赶上这个点,聊一聊国产减速机替换之路有多艰难。

产品定义:替换还是颠覆?

要替换进口减速机首先要定义用什么产品来替换,对于国产减速机厂家来说大致可以分成两派:替换派与颠覆派

先讲替换派,思路比较直接,日本人能做,我们也能做,价格还要打下来。因此,从模仿、研究、改良入手,HD有什么我做什么,纳博有什么我做什么,前期是1:1复刻,发展到一定水平后,会有所谓齿型改良甚至原创齿型,小的非标定制,针对不同领域的定向设计等等。

总体来说,原则是无缝切换,客户不用改任何设计就可以切换进去。这是绝大多数国产减速机厂家的做法,简单,却不容易。

而颠覆派顾名思义就是打破现有HD与纳博的设计而做的创新产品。相对来说,谐波的创新产品几乎没有,毕竟谐波的结构实在太简单了,只有钢轮、柔轮、波发生器三大部件,实在没有什么可变的。目前看到的变化大概有以下几种:

1、齿型的变化。不少厂家都宣称有专利的齿型,创新的齿型,并冠以各种高深的命名,但实际有齿型设计能力的厂家极少极少,毕竟如果随随便便一款新齿型就想打败HD,那HD面子往哪搁?大部分只是在HD的齿型上小动手脚罢了。

这里并不是贬义,相反,老老实实模仿并且仿得透,也是值得称赞。也许有一天,市场上出现了一款“大头齿型”,各位可以试试。(笑)

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2、在原来杯型与礼帽型的基础上开始扩展直筒型双钢轮结构。这种结构其实HD也有,只是原先使用没有那么普遍。

双钢轮结构的优点与缺点都非常明显,优点是扭矩要比同规格的大得多,20的规格可以达到25的扭矩;缺点则是噪音跟振动也比一般谐波减速机结构的大(也可能与产品开发阶段有关),想要用到机器人上,仍需努力了。

3、Y型结构,也叫三波结构。这是目前在推广与尝试的新产品。传统谐波的波发生器是一个椭圆型,电机转一圈,柔轮变形2次,真正受力的只有对角的2个齿,所以不耐冲击,而三波结构顾名思义就是电机转一圈,柔轮变形3次,波发生器是一个类三角形,真正受力的变成3个齿。

根据我有限的数学知识计算,扭矩提高1.5倍。这是厂家宣传的重点,小体积,大中空,高扭矩,而且因为频率变了,可以改善共振。但是,也正因为一圈变形了3次,对柔轮来说,工况是更恶劣了,对寿命来说是个考验。这大概也是为什么厂家会主推小六轴以及协作吧,要是上SCARA跟DELTA……

RV是目前创新的高发区,近几年陆续有厂家推出相对来说结构上变化比较大的新型的RV产品,当下还比较活跃的有瀚晟跟海尚,为什么说还比较活跃,因为新结构的产品比相似结构的产品生存与发展要更难(后面会讲到),前几年有一家将纳博RV结构称为第一代,将SPINEA结构称为第二代,将自家结构称为第三代的国产品牌,今天我连他官网都进不去了。

瀚晟由于保密的缘故,在官网上并没有将结构展示出来,我也就不好多说了。海尚的结构相对来说更新颖一些,如下图,把滚针变成了滚珠。目前这两家都是处于推广试用的阶段,性能方面还待市场验证。

尽管到目前为止,国产减速机排得上名的都是替换派,颠覆派仍在艰苦奋斗,但行业需要破局者,为“正在”与“已故”的颠覆者致敬!

产品研发:痛并快乐着

研发阶段大概是减速机厂家最“舒服”的阶段。因为这个时候还没有商务压力,大家想的是如何把产品做出来,钱的问题也相对好解决。

首先做谐波的投入相对较少,这也是为什么不少谐波厂家的前身是做机加工的,而做RV则是重资产,入局的大多底子较厚。而且很多减速机厂家要么自身有其他产业支撑,要么前期讲好故事,融资并不太难。

技术路线定好了,钱到位了,人到位了,剩下就等产品出来了。并且,如同现在的机器人一样,大家的起点都越来越高,所以出产品的速度越来越快,而且新产品出来的质量也越来越好,很可能产品在扭矩、精度等方面都与顶级厂家持平甚至超越。

这并不是夸张,因为现在的起点高了,基础知识的积累多很多,并且研发阶段一般都会采取保守设计,更高的加工精度,更好的设备,更贵的配件,更小心的装配,所以扭矩、精度超出预想并不意外,关键在于后面的去掉冗余设计,或者长寿命的验证。

人生很长,困难都在后头。

关于后续在产品试用、小批量产、年产5万套以上等各个阶段,国产减速机企业又将遇到哪些困难?口碑又该如何维持?我们将在下一期文章中进一步分析和讨论,敬请关注!

本文来源:高工机器人(gaogongrobot;作者: 大头;封面图片来源:pixabay 注:本图文系网络转载,文中为作者独立观点,不代表机械社区立场;如有侵权烦请联系处理。

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