Οι μειωτήρες ακριβείας για βιομηχανικά ρομπότ παγκοσμίως μονοπωλούνται ουσιαστικά από την Ιαπωνία. Ενώ οι μειωτήρες RV παράγονται μαζικά- στην Κίνα τα τελευταία χρόνια, λίγες εγχώριες εταιρείες ρομπότ τους έχουν υιοθετήσει. Επί του παρόντος, η κινεζική αγορά βασίζεται γενικά στις εισαγωγές για μειωτήρες.
Εικών
▲Ένα Ιαπωνικό ρομπότ Yaskawa που κόβει μπιζέλια
Ως παραδοσιακά εργοστάσια παραγωγής ισχύος, τα προϊόντα μειωτήρα από χώρες όπως η Γερμανία, η Ιταλία και η Ιαπωνία οδηγούν τη βιομηχανία όσον αφορά τα υλικά, το σχεδιασμό, τον ποιοτικό έλεγχο, την ακρίβεια, την πυκνότητα ισχύος, την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής.
Εικών
Στον τομέα της μηχανικής μετάδοσης, οι μειωτήρες είναι ενδιάμεσοι που συνδέουν την πηγή ισχύος και τον ενεργοποιητή. Συνήθως μειώνουν την ταχύτητα της ισχύος υψηλής{1} ταχύτητας από τους ηλεκτρικούς κινητήρες και τους κινητήρες εσωτερικής καύσης συνδυάζοντας ένα μικρό γρανάζι στον άξονα εισόδου με ένα μεγάλο γρανάζι στον άξονα εξόδου, μεταδίδοντας έτσι μεγαλύτερη ροπή.
Εικών
Με γνώμονα την ανάπτυξη της αεροδιαστημικής, της ρομποτικής και των ιατρικών συσκευών, υπάρχει μια αυξανόμενη ζήτηση για μειωτήρες ακριβείας υψηλής απόδοσης-με απλές και συμπαγείς δομές, μετάδοση υψηλής ισχύος, χαμηλό θόρυβο και ομαλή μετάδοση. Οι μειωτήρες RV και οι αρμονικοί μειωτήρες είναι δύο από τους πιο σημαντικούς τύπους μειωτήρων ακριβείας.
Εικών
Ένας μειωτήρας ακριβείας είναι ένας μηχανισμός μετάδοσης ισχύος που χρησιμοποιεί έναν μετατροπέα ταχύτητας μετάδοσης για να μειώσει την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα στην επιθυμητή ταχύτητα και να δημιουργήσει υψηλή ροπή.
Εικών
▲Nabtesco Reducer
Επί του παρόντος, υπάρχουν μόνο λίγοι παγκόσμιοι κατασκευαστές μειωτήρων ακριβείας που μπορούν να παρέχουν μεγάλης-κλίμακας και αξιόπιστη απόδοση. Η συντριπτική πλειοψηφία του μεριδίου αγοράς κατέχεται από ιαπωνικές εταιρείες: οι μειωτήρες RV της Nabtesco αντιπροσωπεύουν περίπου το 60%, οι μειωτές αρμονικών της Harmonica αντιπροσωπεύουν περίπου το 15% και η Sumitomo Heavy Industries (SUMITOMO, το ποσοστό είναι άγνωστο). Η εφαρμογή τους στον τομέα της ρομποτικής είναι ιδιαίτερα συντριπτική.
Εικών
▲Αποσυναρμολόγηση της εσωτερικής δομής ενός μειωτήρα ακριβείας
Η Nabtesco δημιουργήθηκε μέσω της συγχώνευσης δύο ιαπωνικών εταιρειών, της Teijin Seiki και της Nabco (η οποία παρήγαγε την πρώτη αυτόματη πόρτα της Ιαπωνίας το 1956). Ως κατασκευαστές συστημάτων και εξαρτημάτων ελέγχου κίνησης, και οι δύο εταιρείες διαθέτουν προηγμένες βασικές τεχνολογίες στους συγκεκριμένους επιχειρηματικούς τους τομείς και ελέγχουν σημαντικό μερίδιο αγοράς.
Εικών
Ως ο μεγαλύτερος κατασκευαστής κυκλοειδών μειωτήρων ακριβείας στον κόσμο, η Nabtesco παράγει υψηλής-μειωτήρες απόδοσης, μειωτήρες κοίλου άξονα και σερβοενεργοποιητές και ελεγκτές μονού-άξονα.
Εικών
Αυτός ο εξοπλισμός ακριβείας διαθέτει υψηλή ροπή, υψηλή ακαμψία και υψηλή αντοχή σε υπερφόρτωση και κραδασμούς, ενώ προσφέρει επίσης υψηλή ακρίβεια και πολύ χαμηλή αντίστροφη αντίδραση. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού όπως δορυφόροι, κεραίες ραντάρ, βιομηχανικά ρομπότ, ημιαγωγοί και τεχνολογία συγκόλλησης.
Εικών
▲Μειωτήρες ακριβείας για διάφορες αρθρώσεις βιομηχανικών ρομπότ
Η Harmonic Drive Systems Inc. (HDSI) της Ιαπωνίας είναι μια κορυφαία εταιρεία στον ολοκληρωμένο έλεγχο κίνησης. Οι αρμονικοί μειωτές συνδυασμού Harmonic Drive διαθέτουν ελαφρύ, συμπαγές μέγεθος, μηδενική οπισθοχώρηση ταχύτητας και υψηλή ικανότητα ροπής. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες εφαρμογές αιχμής, όπως βιομηχανικά ρομπότ, ανθρωποειδή ρομπότ, εξοπλισμός παραγωγής υγρών κρυστάλλων ημιαγωγών, φωτοβολταϊκό εξοπλισμό, οπτικά όργανα και εργαλειομηχανές ακριβείας.
Εικών
▲Εσωτερική δομή αρμονικού μειωτήρα
Για την αντιμετώπιση χαμηλών αναλογιών μείωσης πέρα από τις δυνατότητες των αρμονικών μειωτών, η σειρά προϊόντων της HDSI περιλαμβάνει επίσης αρμονικούς μειωτήρες ακριβείας τύπου πλανητικού κιβωτίου-. Η μοναδική διαδικασία παραμόρφωσης του εσωτερικού δακτυλιοειδούς γραναζιού επιτρέπει πιο σφιχτό πλέγμα των πλανητικών γραναζιών, εξαλείφοντας την αντίδραση και επιτυγχάνοντας σφάλμα ακριβείας μετάδοσης.
Εικών
▲ Αρμονικά Πλανητικά Γρανάζια
Ένας μειωτήρας αρμονικής μετάδοσης κίνησης είναι ένα σύστημα μετάδοσης γραναζιών που χρησιμοποιεί μια γεννήτρια κύματος για να προκαλέσει ελεγχόμενη ελαστική παραμόρφωση ενός εύκαμπτου γραναζιού, το οποίο στη συνέχεια συνδέεται με ένα άκαμπτο γρανάζι για να μεταδώσει κίνηση και ισχύ.
Εικών
▲ Αρμονικά Πλανητικά Γρανάζια
Η Sumitomo, ένας ιαπωνικός κατασκευαστής δομικών μηχανημάτων υπό τον Όμιλο Sumitomo, μια από τις εταιρείες του Fortune 500, μπορεί να υπερηφανεύεται για πάνω από 400 χρόνια ιστορίας. Από τότε που ανέπτυξε τον πρώτο υδραυλικό εκσκαφέα της το 1967 χρησιμοποιώντας τη δική της τεχνολογία, οι υδραυλικοί εκσκαφείς Sumitomo χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως σε όλο τον κόσμο.
Εικών
▲ Sumitomo Reducer
Οι μειωτήρες Sumitomo περιλαμβάνουν μια ποικιλία μοντέλων, όπως τα μεγάλα ελικοειδή κιβώτια ταχυτήτων Sumitomo, τους μειωτήρες πλανητικών ταχυτήτων Sumitomo, τους μειωτήρες ελικοειδή γραναζιών Sumitomo και τους μειωτήρες ατέρμονων γραναζιών Sumitomo. Με μεγάλη αναλογία μείωσης και υψηλή απόδοση, το σύστημα δικτύωσης δοντιών-πείρων χρησιμοποιεί τριβή κύλισης τύπου χιτώνιο-, εξαλείφοντας τη σχετική ολίσθηση στις επιφάνειες δικτυώματος. Η πρωτογενής απόδοση μείωσης μπορεί να φτάσει το 94%.
02
Ως κορυφαίος μηχανισμός ακριβείας, οι μειωτήρες διαθέτουν εξαιρετικά υψηλές τεχνικές απαιτήσεις. Οι μειωτήρες RV αποτελούνται εξ ολοκλήρου από εξαρτήματα υψηλής-ακρίβειας, με δικτυωτά γρανάζια. Αυτό δημιουργεί εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για την επιστήμη των υλικών, τον εξοπλισμό μηχανικής κατεργασίας ακριβείας, την ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας, τις τεχνικές συναρμολόγησης και την τεχνολογία δοκιμών υψηλής ακρίβειας-.
Εικών
Οι εγχώριες εταιρείες διεξάγουν συχνά Ε&Α μέσω αντίστροφης μηχανικής, αποκτώντας δεδομένα χωρίς να κατανοούν τις βασικές αρχές. Επομένως, ενώ ορισμένες εγχώριες εταιρείες έχουν επιτύχει σημαντικές τεχνολογικές ανακαλύψεις, οι εγχώριοι μειωτήρες αντιμετωπίζουν αναπτυξιακές προκλήσεις όσον αφορά τη διατήρηση της ακρίβειας, τη διάρκεια ζωής ακριβείας και τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Αυτές οι προκλήσεις έχουν ως αποτέλεσμα κακή συνέπεια και περιορισμένη αναπαραγωγιμότητα μεταξύ των προϊόντων.
Επιπλέον, ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων μειωτήρα είναι εξαιρετικά ακριβός. Για παράδειγμα, ένας μύλος επιφάνειας Meigler κοστίζει σχεδόν 10 εκατομμύρια RMB ανά μονάδα. Χωρίς επαρκή όγκο παραγωγής, το κόστος απόσβεσης αυτού του εξοπλισμού είναι απαγορευτικά υψηλό.
Εικών
Οι εγχώριοι μειωτήρες ακριβείας κοστίζουν περισσότερο από τους ξένους ανταγωνιστές τους, ωστόσο η απόδοσή τους είναι κατώτερη. Φυσικά, οι πωλήσεις είναι χαμηλές και είναι αδύνατο να επιτευχθούν οικονομίες κλίμακας και κερδοφορίας. Χωρίς κερδοφορία και όγκο, δεν υπάρχουν επαρκείς πόροι για τεχνολογική βελτίωση, έρευνα και ανάπτυξη, και δεν υπάρχει τρόπος να καθιερωθεί ποιοτικός έλεγχος, πόσο μάλλον να βελτιωθεί η τεχνολογία και η απόδοση.
Εικών
Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι μειωτήρων που χρησιμοποιούνται στη ρομποτική: μειωτήρες RV και αρμονικοί μειωτήρες. Στα αρθρωτά ρομπότ, οι μειωτήρες RV προσφέρουν μεγαλύτερη ακαμψία και ακρίβεια περιστροφής, επομένως τοποθετούνται συνήθως σε σημεία με βαρύ φορτίο, όπως η βάση, οι βραχίονες και οι ώμοι, ενώ οι αρμονικοί μειωτήρες τοποθετούνται στον αντιβράχιο, στον καρπό ή στο χέρι.
Εικών
Η Ιαπωνία κατέχει ηγετική θέση στους μειωτήρες ρομπότ-υψηλής ακρίβειας. Επί του παρόντος, το 75% των μειωτών ακριβείας της παγκόσμιας βιομηχανίας ρομποτικής μονοπωλούνται από τις ιαπωνικές εταιρείες Nabtesco και HarmonicDrive (κοινώς γνωστοί στη βιομηχανία ως μειωτήρες RV και αρμονικοί μειωτήρες). Αυτές οι δύο εταιρείες προμηθεύουν μειωτήρες σε μεγάλους διεθνείς κατασκευαστές ρομπότ, συμπεριλαμβανομένων των ABB, FANUC και KUKA.
Εικών
Σύμφωνα με γνώστες του κλάδου, μεγάλοι διεθνείς κατασκευαστές ρομπότ όπως οι ABB, FANUC, Yaskawa και Kuka βασίζονται σε αυτές τις δύο ιαπωνικές εταιρείες για τους μειωτήρες τους. Αυτές οι εταιρείες έχουν επίσης πολύ αυστηρούς όρους συνεργασίας: δεν μπορούν να χρησιμοποιούν προϊόντα από άλλες εταιρείες όταν χρησιμοποιούν τα προϊόντα αυτών των δύο εταιρειών, διαφορετικά η συνεργασία τους θα τερματιστεί.
Εικών
Τα βασικά εξαρτήματα αποτελούν από καιρό έναν περιορισμό στην ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας ρομποτικής της Κίνας. Εάν θέλουμε να επιτύχουμε εκβιομηχάνιση, να απελευθερωθούμε από τους περιορισμούς των ξένων εταιρειών ρομπότ και να επιτύχουμε ανεξαρτησία στον τομέα της ρομποτικής, πρέπει να επιταχύνουμε τον εντοπισμό των μειωτών.
