减速机到底有多难？为啥高精密减速机75%被日本垄断

纸老虎

精密减速器是工业机器人可靠、精确运行不可或缺的零部件与通用减速器相比，机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类：RV减速器和谐波减速器。数据表明，2015年我国工业机器人减速器市场规模约为11.5亿元，随着未来工业机器人的发展，预测到2020年我国工业机器人减速器市场规模将超过40亿元，未来五年复合增长率约为30%。

工业机器人最重要的基础部件，每个关节都要用到不同的减速机产品

通常，一台工业机器人需要的精密减速器中所需的RV减速器占比约为60%至80%，是机器人的关键零部件。减速器成本占到整台机器人生产成本的三分之一。精密减速器也一直是国际机器人巨头保持竞争优势的有力武器之一，外资巨头可以从其战略合作伙伴优先拿到批量、质优、价低的减速器。而国产机器人企业由于需要进口采购零部件，加上进口关税和采购平均单价高，在与外资品牌的市场竞争中失去了价格优势，利润低微。

减速机的市场现状

对于高精度机器人减速机，日本具备绝对领先优势，目前全球机器人行业75%的精密减速机被日本的Nabtesco和Harmonic Drive两家垄断（业界俗称RV减速机和谐波减速机），包括ABB、FANUC、KUKA等国际主流机器人厂商的减速器均由上述两家公司提供。其中Harmonic Drive在工业机器人关节领域拥有15%的市场占有率。

国内外RV减速器代表企业相关情况

国内外谐波减速器代表企业相关情况

据行业人士介绍，一台精密减速器四大国际巨头采购价为3万元~5万元，卖给国内关系好的客户约7万元，关系一般的普通客户约12万元，内资企业采购精密减速机的成本比国际巨头贵一倍还多，可见其间的利润差别有多大。

2013年全球工业关节类机器人减速器的出货量为73万台，同比增长6%。目前全球精密减速器市场基本上被日本的纳博特斯克和德国的Harmonica Drive所垄断。据上海机电的公告，日本的纳博特斯克2012年销售收入约30亿、全球市场份额稳居60%。

值得一提的是，日本纳博特斯克公司从1980年代初提出RV型设计到1986年RV减速器研究获得实质性突破，花了6-7年时间；而国内率先出结果的南通振康和恒丰泰花费时间也为6-8年；可以看出，技术是没有捷径可走的。换句话说，国内RV减速器现在的发展水平还停留在日本八十年代后期。

据行业内不具名人士透露，ABB、发那科、安川、库卡等国际主流机器人整机厂商均由以上两家日本公司提供减速机，并且与两家公司有着非常苛刻的合作条件，即在使用这两家公司产品时不能再使用别家的产品，否则将解除合作关系。

从产业化的角度来看，我国工业机器人减速器至今还没有产业化，国外厂家包括纳博特斯克、住友、SEJINIGB、SPINEA、Harmonica Drive等在竞争中具有垄断性优势，减速器是我国工业机器人产业化的关键。核心零部件一直限制着中国机器人的快速发展，因此早日实现加速器的国产化至关重要。

减速机到底难在哪儿？

应该说，这个问题并不仅仅是中国在国产RV减速机的问题，它也是所有中国在试图自主制造高级设备企业面临的共性问题。我把它称之为技术-成本死循环。

拆解开观看内部结构

首先是技术方面。

RV减速机，作为一种小体积，大传动比，零背隙，超高传动/体积比的减速机，是精密机械工业的一个巅峰之作，减速机里面完全是由高精度的元件，齿轮相互啮合，对材料科学，精密加工装备，加工精度，装配技术，高精度检测技术提出了极高的要求。（图）

举个真实的故事，日本知名的摩托车制造企业铃木摩托车，在中国有一个合资制造厂叫江门大长江铃木摩托车制造有限公司，这家公司，在中国肇庆分厂建厂之初曾经碰到一个怪事。他们的一个250cc，59马力的摩托车发动机在中国组装的产品硬是只有55个马力，那丢失的4个马力不知道到哪里去了？材料是一样的，真的生产工艺方法也是一样的，后来大概花了足足一年的时间进行TQM落实整改，才慢慢的把那4个马力差异找回来，这里牵涉到严格的工艺规范和质量控制工程，就是工业技术半点来不得马虎的地方。

有试用过国产知名某品牌的RV减速机，应该说确实能用，但是其噪声和发热量明显高于进口品牌纳博特斯克的减速机，搞机械的都知道，发生噪声和发热都意味着其中的一些齿轮啮合不良，有超额摩擦磨损，有内部应力，机械不是在一种正常的工况下进行工作，这样的机械寿命不会很长。后来他们几番改进，降低了不少，但还是达不到Nab的水平，不同于电气产品，机械元件的失效和损坏不是立竿见影的，而是一个有时间的过程，哪怕现在能用。谁也不能保证，3个月半年一年之后，是不是会因为磨损报废，那时候进行对成千上万的产品召回或者维修的成本就大得吓人了，所以确实不敢用。

成本方面

技术性能是一方面，成本又是另外一个方面。

加工制造减速机的设备都非常昂贵，比如美盖勒平面磨床， 内孔端面外圆一道磨 ，精度0.5μ重复定位0.3μ ，据说加工达到1μ，有砂轮库。折合人民币价值就接近千万元了。在没有足够的产量支撑下，他的设备摊销成本就高得吓人。

生产减速机的所有设备，所有管理人员都要参在一个非常小的批量上进行设备摊销，成本下不来。而形成对比的是纳博特斯克一家，就几乎垄断了全球的大负载大传动比机器人用减速机的供应。——在这里插一句话，这种减速机实际上应该是摆线针轮的一个改进种，RV不是正式名称，而只是纳博特斯克的产品型号，因为其垄断地位，使得我们现在把这类减速机都称为RV。——我们的批量再怎么样也不过是那博的1%。所以这就变成了一个恶性循环，成本比国外竞争对手高性能却比性的对手差，销量当然高不了，然后也不可能实现规模效应，实现盈利，而没有盈利，没有批量就没有足够的资源进行技术改进探索研发，没有足够的销售批量就没有办法形成质量控制，也没有办法改进技术和性能。

国产减速机对于精度的追求

减速机目前主要是三个指标：精度、寿命、抗冲击性能。其实具体到使用上来，并不是越高越好，用户更加关注的是稳定，即在设定的工作寿命时间内（6000小时）刚度不变，精度不变。简单来说就是把所有可能的间隙都做一个过盈配合严丝合缝，最精密了。精密达到了，甚至更高，问题也这种减速机的技术特点也是难点，就是在于既要能够承受很大的冲击，还要保证大扭矩的传递和精度。因此从材料、热处理、磨削、轴承、装配、检测要求都很高。仅用于超精密磨削加工的美盖勒磨床价格都是以千万计。因此，尽管国内有许多厂家研发并生产出来，但因其成本高企不下，也没有竞争优势。

另一方面，减速机的保持精度。许多厂家减速机刚出厂的时候可能精度能够达到要求，甚至超过机器人运动需要的精度，但是运行超过一定时间后，精度下降很厉害，无法满足使用要求了。据说，即使那家国外品牌在国内生产的产品目前也和国内厂家产品一样也存在噪音、发热和精度不持久的问题。

市场竞争旋涡巨大，国产品牌认知度低

据悉日本纳博特斯克的精密减速机RV累计已向全球销售400 万台，全球市场占有率稳居60%，持续保持世界第一。作为工业机器人最为重要的市场，纳博特斯克在中国的布局分外明显。

2010年在上海成立纳博特斯克传动设备贸易有限公司；2013年跟上海机电合资成立上海成立纳博特斯克传动设备有限公司；2015年在常州建立减速机制造工厂，2016年开始投产，规划年产能20万台。如此清晰的计划部署，市场份额不断被抢占，我们是不是还能继续站在原地，思前顾后？

当前，国内工业机器人市场还存在着对国产品牌不信任的意识。这种不信任不能责怪国产企业不给本土企业试错的机会，而是诸多原因造成的。一方面，国外的RV减速器的确在性能上有着明显的优势，无论是机器人本体企业还是终端应用企业都有着自我优化和自我利益保护的意识，因此选择可靠的产品是当前形势所需。其次，国产RV减速器尚需要经历较长一段时间的历练，但这种完善的过程只有在试运行的基础上完成。最后，随着国内减速器的价格竞争也逐渐凸显，追求价格而非性能的产业怪病也将蔓延到RV减速器行业，这势必影响国产RV减速器的市场化进程。

综上，面对工艺技术的难点以及专利申请、成本控制、市场竞争等等都是现在我国RV发展存在的困境，未来我国RV减速器的发展又将呈现怎样的发展，我们翘首以盼。