擺針減速機型號參數|減速機市場放量,秦川機床類企業機會來了!

國產機器人放量，減速機迎來發展良機

目前，國內RV 減速器廠商歷史供貨業績最為飽滿的是南通振康，2017 年3 月，其與上海歡顏簽訂 1.5 萬臺供貨合同、2018 年初，與埃夫特簽訂 3000 臺供貨單。今年國內減速器廠商紛紛進入放量期，繼雙環傳動與埃夫特簽下 1 萬臺采購合同后，中大力德拿下伯朗特3 萬臺需求大單，為目前國內廠商單筆業務體量之最。?

基于 2018 年各廠商出貨預期及國內本體制造商RV 減速器出貨需求，我們計算了國內各產商的預期市占率。

2018 年，南通振康預計出貨量為 2.5 萬臺，為國內廠商之首，預計市占率為13.10%；雙環傳動及秦川機床緊隨其后，預計出貨量約2 萬臺，市占率超10%。

（考慮到納博與上海機電合資子公司產 RV 減速器下游應用領域更廣，且客戶群體包含四大家族，因此并未直接計算其市占率。）?

預計 2018 年、2019 年國內 RV減速器產商產能將達29、43.6 萬臺，產能需求差逐步擴大，2019 年兩者差值近19 萬臺。如果僅考慮本土制造商（不計及上海機電與納博合資廠產能），2018、2019 年RV 減速器產能將達 15、25.6 萬臺，即在 2019 年，產能亦將小幅超過國內本體制造商需求。

工業機器人的肌肉——減速機?

工業機器人主要包括控制系統、動力系統及本體機械結構三大部分。減速機是動力系統子結構傳動裝置的核心零部件，其主要功能是達到減速增矩的作用，從價值量看，減速器占比機器人本體制造成本的30%以上。?

機器人完成工作，簡單理解，無非是終端以最快的速度達到指定位置，這里面涉及到三個物理變量，即運動學里的速度、位移及動力學里的加速度。機器人每個關節均受單獨的一個伺服電機驅動，因此伺服電機的輸出轉速決定了相應機械關節能達到的運動速度上限，而輸出彎矩則決定了機械關節達到速度上限的時間（即加速度的概念）。?

機器人等精密機械用交流伺服電機具有輸出轉速大、輸出扭矩小的特點。以埃斯頓用于機械手的 EMJ 系列伺服電機為例，其額定轉速達 50rps，額定扭矩最大僅 20Nm、以固高科技GTSP 系列驅動一體化步進電機為例，其最大輸出扭矩僅6Nm、額定轉速20rps。

工業機器人工作過程中，各關節的實際轉速量級僅為 1rps 左右。以埃斯頓ER6-1600 機器人為例，其軸1 至軸6 的最大轉速分別為 0.41rps、0.30rps、0.59rps、1.22rps、1.20rps、1.44rps。機械軸最大轉速和伺服電機的額定轉速比約1/30-1/100。（不同關節匹配的電機轉速參數實際均有差別，僅供大致參考）?

本體機械轉動慣量大，需要更大扭矩（加速度）作用。同樣以 ER6-1600 機器人為例，以其上臂 3 軸以上的結構轉動做個簡單的計算，上臂以上結構約 50kg（整體 164kg），上臂展約 800mm（結構整體臂展1600mm），首先要想讓其轉動需要轉矩 400Nm，如若考慮轉動加速度達 3rps^2（即 0.25s 內將轉速提升至 0.65rps），則轉矩需達到 500Nm以上。?

交流伺服電機基本是高轉速電機，而關節結構實際上轉速較低但轉動扭矩需求大，二者是無法匹配的。所以現有伺服電機的輸出不能滿足終端機械本體的運動需求。?

而直接降低伺服電機本身的額定輸出轉速、增大輸出扭矩僅僅局限于理論上。伺服電機額定轉速和輸出扭矩及額定功率的關系滿足：P（功率）=μ（轉速）×T（扭矩），在相同功率等級下，高速電機的額定輸出轉矩必然要小于低速電機的輸出轉矩。而根據磁阻原理，在氣隙磁密度相差不大的情況下，想要輸出較大的轉矩必然要求有較大的電流密度，即要求較粗的銅線圈，亦即伺服電機的體積需要更大，對于機器人等精密機械結構來說，這種需求性價比低。在通用工業中，通常便會見到較多的大體積的低速電機。?

因此，伺服系統需要減速機這一結構件進行減速增矩。?

目前工業機器人領域應用的減速機分為RV 減速器和諧波減速器兩種形式。

RV 減速器僅是納博特斯克公司一類減速機產品的型號，因其產品生產較早、產銷規模大，占據全球工業機器人用關節減速器近 60%的份額，因而成為機器人減速器一類產品的代稱。?

RV 減速器是在傳統針擺行星傳動的基礎上發展而來的，其有兩級減速結構：一級為行星減速結構，顧名思義就是2-3 個行星從動輪與一個主動輪嚙合傳動，按齒數比進行減速；二級為擺線針輪減速結構，一級傳動結構中的從動輪與曲柄軸相連，變為二級減速結構中的輸入，在曲柄軸的偏心部分（凸輪），通過滾動軸承安裝RV 齒輪。當曲柄軸轉動時，兩個RV 齒輪在凸輪帶動下會做交錯的圓周擺動。一般外殼內側僅比 RV 齒輪數多一個針齒，曲軸轉1 圈，針齒外殼旋轉1 個齒，此時減速比為外殼內側的針齒數。通過兩級減速結構，RV 減速能輕易實現大范圍傳動比。?

諧波減速器，結構更為簡單，核心部件為內齒剛輪、可產生較大彈性變形的柔輪及波發生器（橢圓形齒輪）。當波發生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長軸兩端附近的齒與鋼輪的齒完全嚙合。在波發生器轉動過程中，柔輪上長軸點位置逐步發生變化，柔輪各點與鋼輪的嚙合狀態不斷發生改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入，周而復始，帶動負載運動。和RV 減速器二級傳動類似，一般鋼輪僅比柔輪多一個針齒，此時減速比為外殼內側的針齒數，因此諧波減速器也能獲得較大的傳動比。?

RV 減速器被稱為精密機械工業的巔峰之作，且當前全球精密減速器行業基本由納博特斯克和哈默納科所壟斷，產業門檻可見一斑。?

依托強大的制造能力，納博特斯克目前正逐步向系統解決方案供應商角色轉變。公司經過重整后，現已形成新的四大業務板塊：核心零部件、運輸、無障礙解決方案及以及其他業務。2017 年公司總營收為 165.36 億元，其中核心零部件解決方案板塊收入 66.68億元，占公司收入總額的 40.32%。該板塊囊括精密減速器、新能源設備及液壓設備。