機器人 多用於需要重複工作的環境中,尤其是那些人類難以操作或操作起來十分危險的工作。不同行業和規模的製造商正逐步轉向利用機器人進行生產,因為機器人能實現一周7天、一天24小時連軸生產,也能實現當今市場對產品品質一致性和可追蹤性的需求。
然而,大多數機器人製造商最近推出了「cobots」機器人,它們能夠與人類合作,無需用安全欄進行隔離。這種機器人可以通過與工人進行互動來支持他們的工作,幫助他們完成特定的任務。
如今市場持續變化,需要製造商高度自動化、快速化、柔性化應對,機器人無疑是最好的解決方案。Oliver Hammel是大昌華嘉中國區科技事業部總經理。他的技術專長包括製造生產、能源、研發、食品飲料等行業的高科技系統、產品以及應用。他過去7年一直在亞洲區域工作,對亞洲市場有著十分豐富的經驗。
以下是Oliver Hammel對亞洲 機器人市場 增長以及為何旋轉矢量(RV) 減速器 需求持續加大的四點關鍵想法。
1. 世界 渴求更多的 機器人
到2019年,全世界範圍內 工業機器人 有望增長至300萬臺,大約有70%會應用在汽車、電子、電氣及金屬和機械製造業 1 。IDC表明光亞太市場今年預計達到660億美元,到2021年能達到1620億美元。這將佔到全球機器人市場的70%以上 2 。
縱觀各國機器人分布規律,我們可以發現,在稱之為世界工廠的中國,機器人使用比例相對於工人來說仍然十分低,因此為了適應生產大國的自動化需求,機器人具有相當大的潛在市場。
據估計,到2020年中國每年需要消耗190,000臺機器人。中國不會把這麼大的潛在市場全部拱手相讓給外企,因此目前已出臺了半官方政策,到2020年實現機器人國產市場份額達50%(95,000 臺),2025年實現機器人國產市場份額超70%。
在未來五年,這將為中國製造商提供超過740億美元的機器人及相關服務潛在市場。這些數字的確很大,但考慮到所有主要行業及製造業的自動化需求,這並不令人意外。
在「中國製造」2025年製造業藍圖中,中國機器人行業將迎來前所未有的機會,許多大型企業都將工業機器人研發和設計作為公司未來幾年戰略計劃的重要組成部分。
2.RV減速器,機器人核心
大多數工業和家用機器採用的是齒輪減速器,通常由堅固耐用的金屬(如鋼鐵)製成,採用齒輪或齒輪組安全地降低電動機速度,增加扭矩。旋轉矢量(RV)減速器是一種 減速機 ,它構成了最先進的機器人的核心部件。
與其它齒輪減速器相比,它的精度更高、穩定性更好、效率更大、尺寸更小。通常機器人的RV減速器使用的是擺線齒輪。他們能滿足以上各項特性,但設計更複雜,製作更困難。
我們估計,一臺現代六軸機器人的設計成本中,RV減速器佔到約36%,因此成為最大的成本因素,同時也是區別其他機器人的地方。這個不同之處是指只有高質量的RV減速器才能確保機器人長時間處在正確位置,並保持必要的精度和不同有效負載的變化。
當然,這些要求也會給擺線齒輪的製造過程帶來額外的挑戰:
擺線齒輪由耐用材料製成,齒輪表面硬度達HRC 60-64,主要通過打磨製成。打磨過程不僅要考慮到尺寸限制,又要考慮打磨形狀,因為擺線齒輪齒形以表形和hpo圓弧形曲線為基礎,不僅對機器而言是一項挑戰,而且對設計也有很高要求。也就是說,你需要用硬鋼打磨一種自由形態曲線——精確到幾微米。這並不是一件容易的事情。
一旦機器加工完成,你就需要有合適的測量技術,從而保證產品的質量。我們知道這些減速器需求量很大,因此使研磨和測量這些過程自動化並與閉合迴路相連(也就是說,當零件被測量出需要的公差時,就會自動地修正研磨機)就十分必要。
當然,你需要特殊的機器工具來完成這項任務,而且你需要經驗豐富、訓練有素的工具機操作員和工程師。
鑑於這些原因,全世界只有幾家專業公司能製造這種擺線齒輪。目前,工業機器人使用的大多數RV減速器來自日本品牌,其次是韓國和捷克。全世界由國際機器人製造公司如ABB、Fanuc和Kuka使用的精密減速器中,有近75%為日本公司製造。
日本之所以佔據主導地位,是因為它在製造業時代早期就開始研發機器人,用於應對老齡化導致的勞動力減少問題。而另一方面,由於近年來,中國面臨著持續增長的生產需求和有限的勞動力資源問題,因此機器人研發才被提上日程。
3. 機器人 價格將會下降
未來幾年,由於六軸機器人需求不斷增加,其價格開始大幅降低。下圖是ARK投資公司發布的圖表,根據圖表預測,六軸機器人平均成本將會大幅降低,比BCG公司預測的幅度更大。
但是不僅硬體成本會下降,集成成本也會降低。九月份出席漢諾瓦歐洲工具機展(EMO)的人士可能會意識到,幾乎所有的工具機公司都在標準化的接口上工作,並以 工業4.0 的名義交換機械機器人數據。
這種標準化將使機器人應用至製造過程中的實際技術集成變得更容易,成本更低,因此也將打開機器人應用大門(儘管到目前為止,這一應用的自動化仍都被視為不具有經濟效益)。然而了解這一點,我們必須認識到,牢固的工藝知識一直是任何自動化成功的基礎。
4.與日本製造商的競爭
中國不僅是過去四年 工業機器人 銷量最大的市場,也是未來最大的潛在市場,但國產機器人製造一直依賴進口精密RV 減速器 。
然而,這種情況也正在逐步轉變。越來越多的中國RV減速器製造商開始投資由國際公司如大昌華嘉提供的關鍵解決方案。這可以幫助他們實現RV減速器的國產,滿足國內機器人製造商的需求。
去年年底,有20多家中國公司推出了國產的精密減速器 4 。據估計,到2020年中國工業機器人減速器市場需求將超過40億人民幣,其中有30億人民幣來自RV減速器。
最終,最大的資助者將是機器人製造商和他們國內外的客戶,因為機器人價格下降,更多的應用變得可承擔。中國將不會錯失在這個市場大展拳腳的機會。