給工業機器人換上國產“關節”
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收藏攜帶北京智慧和河北制造基因
給工業機器人換上國產“關節”
近日,在河北智昆精密傳動科技有限公司,機械臂正在對RV減速機進行耐久性測試。劉瑞新攝
智能工廠裡,工業機器人機械臂上下飛舞,完成抓取、焊接、搬運等重復性精密作業。它的每一次精准揮臂,都依賴一個核心部件——被稱為機器人“關節”的RV(旋轉矢量)減速機。
8月4日,走進河北智昆精密傳動科技有限公司(以下簡稱“智昆科技”)現代化廠房,仿佛走進了一個機器人“關節”的世界。幾十種不同大小、適用於不同機器人的RV減速機正有序走下生產線。
依托“京津研發、河北轉化”模式,這些攜帶北京智慧和河北制造基因的RV減速機,為工業機器人換上了自主可控的國產“關節”。
協同攻關,走出國產化突圍之路
近日,北京工業大學機械與能源工程學院教授張躍明再次來到位於石家庄高新區的智昆科技,向從歐洲出差回來的技術人員了解機器人客戶使用減速機的情況。
作為北京智同精密傳動科技股份有限公司首席科學家,張躍明經常在北京、石家庄兩地往返,來石指導解決生產中遇到的技術問題。
智昆科技是2017年7月北京智同精密傳動科技股份有限責任公司在石家庄設立的子公司,重點布局機器人高精密減速機的研發與批量制造。彼時,RV減速機主要依賴進口,制約我國智能制造產業發展。
作為連接動力源和執行機構的中間裝置,RV減速機承擔著將電機高速運轉的動力降低轉速、增大輸出扭矩的核心功能。一台六軸工業機器人通常需要3個或6個RV減速機,其成本約佔整機的30%到35%。
在前期研發的基礎上,依托智昆科技生產線,張躍明帶領團隊推動國產RV減速機從理論可行邁向產業化可用。他們開啟了“雙城模式”,在北京進行理論設計和初步驗証,在石家庄進行產品設計和工藝驗証。
國產化突圍之路布滿荊棘。首批實體樣機試制完成后,各類制造問題集中爆發,和進口產品仍存在差距。
針對磨損快、應力不均、精度低這幾個痛點,團隊咬牙逐一攻堅:特種耐磨材料改了多版配方,整機裝配邏輯推倒重來,還補上了動態誤差補償模塊。光是核心零件的擺線輪,就磨了整整兩個月,前后做了幾十次試驗,一次次推翻重來,一點點往最佳方案靠,終於摸出了完全適配加工工藝的生產路徑。
功夫不負有心人。一款從底層理論、結構設計到加工工藝全自主的RV減速機通過了全部測試,全程運行穩定,精度衰減符合要求,穩穩拿到了進軍全球高端市場的入場券。
2019年,智昆科技第一條量產線正式投產,首批RV減速機下線。經過第三方檢測,產品所有核心指標全部達標。
當時,市場上對國產RV減速機信任度很低,雖然產品核心指標都達標,但是很多企業仍不敢用。國內一家做汽車焊接機器人的企業,抱著試試看的心態,裝了10套智昆科技的產品,運行了大半年,產品精度一點不比進口的差。
口碑很快傳了出去。越來越多的企業開始上門求合作,從汽車焊接、物流搬運到新能源裝備,訂單越來越多。
智昆科技從原來的小批量試制,一步步發展成為國內為數不多能大規模量產高精密RV減速機的本土企業。
“‘北京研發、河北轉化’這種模式充分發揮了北京的人才優勢和河北的產業優勢,對國產減速機大規模量產起到非常大的推進作用。”張躍明說,國產RV減速機在性價比和供貨周期上的優勢日益突出,能夠幫助機器人整機廠商在激烈的市場競爭中贏得更大的成本空間和更快的響應速度。
匠心智造,做更高精度、更大負載的減速機
8月4日上午,在位於智昆科技的精密傳動技術河北省工程研究中心,測試負責人李浩正帶著十幾位工程師開展幾十項產品測試。
制造精度要求以微米計,使用壽命要上萬個小時……作為機器人“關節”,RV減速機的制造標准非常高,是業內公認的“硬骨頭”。
李浩拿起一個擺線輪零件解釋:“減速機裡面關鍵零件尺寸如果差幾微米,也就是頭發絲直徑的十幾分之一,經過五六個機器人‘關節’層層傳遞,最后機器人末端的誤差就會放大幾十倍,滿足不了生產要求。而且在生產中,RV減速機要工作上萬個小時,減速機磨損超過一定指標,整個機器人就廢了。”
張躍明經常對技術團隊說:“我們不做‘差不多能用’的產品,要做就做世界一流的產品。”
在智昆科技廠房入口的牆上,懸挂著十幾位企業工匠的海報,激勵員工發揚工匠精神,做更高精度、更大負載的系列產品,不斷滿足機器人產業升級需求。其中,張明是行星架車間粗車組組長,他在工作中練就了“火眼金睛”,能夠一眼看出有問題的工件,用技術確保產品尺寸毫厘不差。
在張躍明看來,國產替代的“上半場”解決的是“有沒有”,下半場要解決的是“強不強”。
智昆科技正在大批量生產的新系列減速機,是老機型的升級版,結構更緊湊、功率密度更大,主要應用於工業機器人、數控機床等領域。新開發的准雙曲面齒輪傳動關節模組,可應用於弧焊機器人、打磨機器人、搬運機器人等。他們還開發了適用於人形機器人的擺線減速機模組。
協同創新為企業發展注入底氣和活力。以准雙曲面齒輪傳動關節模組為例,北京工業大學在齒輪嚙合理論與齒形修形技術方面提供了關鍵理論支撐,北京智同精密傳動科技股份有限責任公司和智昆科技則承擔了制造工藝攻關與產線驗証工作,多方配合之下完成了從實驗室研發到規模化量產的關鍵跨越。
今年以來,智昆科技進一步拓展了國際市場,銷售量同比大幅增長,獲得了國際市場認可。
“以前我們跟著國外的技術路線走,今后我們要有自己的技術路線,創造海外產品中沒有的新品類,實現從‘跟跑’到‘領跑’的飛躍。”張躍明表示,下一步,智昆科技將在工業機器人、協作機器人、人形機器人上共同發力,努力發展成為機器人傳動系統解決方案的領跑者,“擦亮”中國高端制造品牌。(記者潘文靜)
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