破瓶頸 打造工業(yè)機器人關節(jié)減速器國產(chǎn)化裝備
一臺工業(yè)機器人，伺服電機、控制器、減速器是其最核心的三個關鍵零部件，而機器人關節(jié)減速器因其傳動比范圍大、精度較穩(wěn)定、疲勞強度較高，且具有更高的剛性和扭矩承載力，廣泛用于機器人機座、大臂、肩部等重負載的位置，但也因此，在設計上需要使用更為復雜的過定位結構，制造工藝和成本控制難度較大，且對于減速器類產(chǎn)品的制造設備受到極大限制。
為打破行業(yè)壟斷，制造具有中國品牌的機器人核心零部件，秦川集團充分發(fā)揮公司復雜型面數(shù)字制造工藝裝備優(yōu)勢，針對機器人關節(jié)減速器的兩級行星齒輪傳動系統(tǒng)，即漸開線外嚙合行星齒輪傳動和擺線針輪行星傳動，確定了針對擺線輪、針齒殼、偏心軸、行星架和行星齒輪5大零部件的關鍵工藝，研發(fā)出了MK2336、VG80、QYF007、QYF007T等專用加工裝備，對于機器人關節(jié)減速器在精加工階段的關鍵設備高精度磨齒機，秦川集團更是有在高端數(shù)控機床領域與國外品牌角力的能力和底氣。作為機床工具行業(yè)的龍頭企業(yè)，公司磨齒機產(chǎn)品被工信部評為“制造業(yè)單項冠軍”，其齒輪加工機床市場占有率超過60%。公司研發(fā)的YK7332AT數(shù)控高效成形磨齒機可以對擺線齒輪、針齒殼、漸開線圓柱齒輪和花鍵等零件進行高精度加工，解決減速器關鍵零件加工的“卡脖子”問題。秦川集團得天獨厚的裝備制造優(yōu)勢既可以實現(xiàn)減速器供應鏈的安全保障，同時產(chǎn)品的工藝迭代還可隨著精密磨齒機等設備的升級而實現(xiàn)更高品質。
做標準 構筑秦川特有的技術壁壘
由于工業(yè)機器人減速器高精度、高剛度的特點，以及批量化生產(chǎn)的工藝、設備沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可循，秦川集團從一開始就堅持正向研發(fā)，在守正中創(chuàng)新，走直線追趕之路。
為了滿足用戶定制化需求，為用戶提供全方位解決方案，秦川集團提出自主研發(fā)減速器數(shù)字化正向設計平臺，以快速滿足多品種、換型快的市場需求，實現(xiàn)減速器產(chǎn)品的數(shù)字化生產(chǎn)和服務。依托五十多年在齒輪傳動、研發(fā)、設計、鑄造、熱處理、制造、檢測和試驗的經(jīng)驗積累，秦川集團采用具有國際先進水平的齒輪傳動系統(tǒng)設計軟件及有限元分析系統(tǒng)進行正向研發(fā)，依據(jù)載荷譜進行減速器產(chǎn)品數(shù)字化建模、裝配和虛擬樣機仿真，對樣機的設計、加工、裝配、試驗等數(shù)據(jù)進行分析優(yōu)化，形成數(shù)字化的減速器產(chǎn)品，之后，進行機器人運行試驗、振動分析、運動仿真、姿態(tài)調(diào)整等工作，并獲得減速器的相關數(shù)據(jù)，最后，通過測試試驗結果對數(shù)字化正向設計虛擬樣機進行再優(yōu)化和再調(diào)整，從而達到減少試驗次數(shù)，縮短試驗的流程，提高新產(chǎn)品研發(fā)水平的目的。通過正向設計，可與實際的測試驗證重合度達到96%以上。
在直道追趕中，秦川集團憑借國內(nèi)關節(jié)減速器聯(lián)盟標準主要單位身份起草《機器人用精密擺線行星齒輪減速器》標準，進一步脫穎而出，掌握了該領域話語權。目前，公司牽頭和參與起草國家和行業(yè)標準4項，獲授權專利8項;作為國內(nèi)機器人關節(jié)減速器第一方陣企業(yè)，2022年，該公司參與申報的“工業(yè)機器人精密減速器測試方法與性能提升技術研究”項目榮獲中國機械工業(yè)科學技術獎一等獎(科技進步獎)。
舉全力 做強核心零部件產(chǎn)業(yè)的“主力軍”
數(shù)據(jù)顯示，2021年我國工業(yè)機器人減速器總需求量為93.11萬臺，同比增長78.06%。其中增量需求82.41萬臺，同比增長95.05%;存量替換量為10.70萬臺，同比增長6.57%。面對巨大的國產(chǎn)替代空間，秦川集團將工業(yè)機器人關節(jié)減速器項目作為集團“5221”戰(zhàn)略布局中高端制造領域的重點支撐，并舉集團全力將其打造為核心零部件產(chǎn)業(yè)的“主力軍”。
2018年，秦川集團開工建設工業(yè)機器人關節(jié)減速器廠房2.8萬㎡，生產(chǎn)作業(yè)面積2.2萬㎡，累計投入各類加工、檢測、測試設備150臺(套)，為機器人關節(jié)減速器產(chǎn)業(yè)提升產(chǎn)能打下堅實基礎。
2020年，公司發(fā)布公告以 4.29億元收購沃克齒輪100%股權，沃克齒輪作為集團最大的產(chǎn)品中試基地，一方面可以對公司的機床產(chǎn)品進行及時的反饋升級迭代，助力公司研發(fā)性能更優(yōu)的減速器產(chǎn)品;另一方面，沃克齒輪在齒輪制造方面優(yōu)秀的技術積累及規(guī)模化的生產(chǎn)經(jīng)驗，也能助力公司機器人關節(jié)減速器業(yè)務規(guī)模化生產(chǎn)及優(yōu)化成本質量。比如，對于減速器關鍵零件材料，秦川集團利用沃克齒輪在熱處理方面的技術優(yōu)勢，成功解決減速器關鍵零件新材料在熱處理方面的瓶頸，其耐磨性測試表明，使用新材料后，傳動精度和反向間隙數(shù)據(jù)強基項目研發(fā)新材料明顯優(yōu)于老材料。
此外，集團還依托秦川數(shù)控和秦川思源量儀的一體化測控技術開發(fā)與設備研制領域的能力，根據(jù)機器人減速器的產(chǎn)品要求，自主設計制造了機器人減速器產(chǎn)品試驗臺，包括零部件測量平臺和整機測試平臺，通過實驗室測試及部分客戶的掛機實驗，回轉精度、剛度要求等性能指標完全滿足設計要求，并得到用戶認可。
截止2021年，秦川集團工業(yè)機器人關節(jié)減速器約占到國產(chǎn)同類產(chǎn)品品牌市場份額的20%-25%，產(chǎn)品在國內(nèi)外機器人本體制造商及集成商中得到廣泛應用，部分型號產(chǎn)品已實現(xiàn)小批量出口。