從1到100,國產(chǎn)減速器專機制造模式引領成本變革
更新時間:2022-02-09點擊次數(shù):643次
RV減速機由于其傳動比大、傳動效率高、剛性強、高可靠性等特點一直被廣泛應用于工業(yè)機器人領域。但在經(jīng)歷了40余年的發(fā)展中,RV減速機現(xiàn)在的精度水平、剛性指標并未得到顯著提高,表明其依賴的擺線傳動技術路線已經(jīng)封頂。實際上,如果另辟蹊徑用漸開線齒輪實現(xiàn)傳動,不僅傳動效率能夠由原來的88%提升至98%以上,且精度、可靠性和壽命都能得到大幅提升,這就是底層原理創(chuàng)新帶來的產(chǎn)品革新?!绷h(huán)傳動院長王俊嶺在2021年高工機器人年會上再次表明了原理創(chuàng)新是國產(chǎn)減速器突破的方向和未來。
在精密機械傳動領域深耕半個世紀,王俊嶺已經(jīng)充分認識到,機器人關節(jié)減速器在工作中既要傳遞很大的轉矩和過載沖擊,空間又要求是上百倍減速比扁平化的同軸結構,對此RV減速器采用擺線齒輪獲得大減速比+行星齒輪驅動多曲軸提高承載能力的方案。
雖然全部對應工況要求,但這是一種傳動效率低和由制造誤差產(chǎn)生的過定位結構。不但制造難度高、轉矩剛性差且壽命低。為提高壽命和傳動剛度,必須大幅度提高加工精度,但受限于底層傳動原理,40多年過去,這一指標始終無法有明顯進步。
僅從多個企業(yè)十幾年的仿制結果來看,看似簡單的RV減速器實則是對我國工業(yè)基礎系統(tǒng)的挑戰(zhàn),不是通過引進幾臺進口設備就能實現(xiàn)突破的,沒有吃透相關材料、熱處理、工藝等是不可能生產(chǎn)出更好精密減速器的。即便這些問題都解決了,也無法實現(xiàn)制造出更好的減速器。
“但我們不能因此坐以待斃?!蓖蹩X強調,就像汽車行業(yè)的發(fā)展與變遷,曾經(jīng)傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機系統(tǒng)狠狠地卡住了國產(chǎn)廠商的“命脈”,換到新能源賽道之后,國產(chǎn)汽車廠商一馬當先。作為后入者,雖然失去了先機,但也有了觀察領跑者的機會。要后發(fā)制人,就要找出先行者的缺點,創(chuàng)出更好的技術去超越。
六環(huán)傳動研發(fā)的新型機器人6R系列減速器就是一次成功的嘗試,摒棄了原有的擺線結構,采用有更高傳動效率、精度、剛度及壽命的行星齒輪傳動原理,創(chuàng)出全新的內(nèi)部結構,達到了性能比傳統(tǒng)RV減速器更加優(yōu)異的效果。
與傳統(tǒng)RV減速器相比,六環(huán)傳動6R系列減速器具有傳動效率高、遲滯誤差小、方向間隙小、扭轉剛度大、力矩剛度大、壽命長等特點。
專機模式,引領成本變革
由于長期以來,大部分國產(chǎn)減速器廠商走的都是仿制路線,缺乏核心技術的創(chuàng)新,總是在等待國外已經(jīng)有了新產(chǎn)品,才后知后覺地要改造要完善,不僅難以實現(xiàn)真正的趕超,也失去了先發(fā)創(chuàng)新帶來的技術紅利。
因此,在王俊嶺看來,國產(chǎn)減速器產(chǎn)業(yè)化最大的瓶頸在于制造技術和設備投入。做RV減速器其投資是巨大的,涉及的加工工藝異常復雜,但是由于國產(chǎn)技術不夠成熟,往往耗費了大量的人力、物力、財力,最終產(chǎn)品質量和成本上很難控制。
而國產(chǎn)品牌要想進入市場,又必須用低于國外品牌的價格來換取,導致不少國產(chǎn)減速器產(chǎn)品的售價甚至低于成本。長此以往,缺乏足夠的利潤做支撐,企業(yè)無法以持續(xù)的研發(fā)投入去優(yōu)化產(chǎn)品和工藝,結果形成了一個惡性循環(huán),反噬自身發(fā)展。
王俊嶺表示,RV減速器的關鍵零部件有擺線輪、針齒殼、凸輪曲軸,每一個零件的加工制造設備都具有極高的難度,加上RV減速器對裝配工藝有著非常高的要求,國內(nèi)做RV減速器的廠家做這幾類產(chǎn)品的加工設備都是進口世界上頂尖的品牌,價格十分昂貴。
而像國際領先品牌的RV減速器企業(yè),他們的核心設備都是與相關企業(yè)聯(lián)合開發(fā)的專機,這些專機不對外出售,這類企業(yè)可以通過自身不斷對設備進行優(yōu)化,來滿足產(chǎn)品設計需求。
相反,國產(chǎn)廠商對于核心設備只能購買進口設備,且設備的核心功能在購買時已經(jīng)被限制,導致雖然有很好的設備,但由于對核心關鍵設備僅限于使用層面,在面對工藝上有新的需求或需要不斷優(yōu)化的時候,國產(chǎn)廠商就無法快速反應。也就是說,國產(chǎn)廠商哪怕斥巨資引入進口設備也很難對核心工藝做到全方面的掌握。
“專機制造模式,能夠讓這類企業(yè)的質量可靠性得到保障,生產(chǎn)成本控制的很低,而國產(chǎn)企業(yè)由于設備的資產(chǎn)相對較高,即使做到同等精度,其成本也很難控制到較低水平,其盈利水平也相對較差?!蓖蹩X是我國精密齒輪傳動和齒輪磨床領域的領袖人物,其成果獲得國家科技進步獎。為改變這種窘境,在產(chǎn)品的原理創(chuàng)新之外,基于50多年的理論功底和實踐,為新型減速器設計研發(fā)了多種專機,實現(xiàn)精密減速器的批量生產(chǎn)制造。
專機本身的精密傳動全部采用了六環(huán)傳動新的技術,不僅可以穩(wěn)定生產(chǎn)四級以上精密齒輪,達到了業(yè)界領先水平,而且直接將國產(chǎn)廠商進口設備成本從千萬級別降到了百萬水平。通過降低固定資產(chǎn)的投入攤薄了國產(chǎn)減速器的生產(chǎn)成本,同時將產(chǎn)品的核心工藝、裝備牢牢掌握在自己手中,保證了產(chǎn)品的精度和可靠性等。
不僅如此,隨著未來機器人技術變遷的方向,機器換人將不再局限于簡單的搬運、碼垛等環(huán)節(jié),機器人也將越來越多地參與到精密生產(chǎn)與加工環(huán)節(jié)中,屆時將對減速器提出更高的需求。
而六環(huán)傳動倡導的底層原理創(chuàng)新+專機制造模式,可以打造出更高精度、更高剛度、更高可靠性、更高靈敏度、全閉環(huán)反饋的精密動力單元,使得機器人不僅應用于做搬運、碼垛、噴涂、焊接等場合,還可以應用在部分加工領域,讓機器人可以拿起刀具,加工金屬零件,甚至在一定場合內(nèi)替代部分金屬切削機床。
對于所有的精密制造而言,從0到1和從1到100的生產(chǎn)制造難度完全不在一個量級上,批量制造更見企業(yè)功底。為了保證產(chǎn)品批量制造的一致性、質量可靠性等,六環(huán)傳動正在緊抓全工序、全產(chǎn)業(yè)鏈的建設,即從原材料、鍛造、機加、熱處理、實驗檢測等涉及減速器生產(chǎn)制造的全流程都實現(xiàn)自主掌握,嚴格把關產(chǎn)品品質。
不僅如此,公司已經(jīng)引入了ISO9000質量體系來確保產(chǎn)品制程的穩(wěn)定可靠。與此同時,六環(huán)傳動正在加快建設自己的綜合大型實驗中心,搭建內(nèi)部反復驗證產(chǎn)品性能與質量的平臺,提升交付質量和水平。
在產(chǎn)能規(guī)劃上,六環(huán)傳動已經(jīng)在建了近200畝地的產(chǎn)業(yè)園,2年后能夠達到年產(chǎn)30萬臺的產(chǎn)能,十年的目標是年產(chǎn)100萬臺的市場供應能力,以新動力傳動技術推動中國高端裝備持續(xù)升級。