전 세계 산업용 로봇용 정밀감속기는 사실상 일본이 독점하고 있다. RV 감속기는 최근 몇 년 동안 중국에서 대량 생산되었지만, 국내 로봇 회사에서는 이를 채택한 사례가 거의 없습니다. 현재 중국 시장은 일반적으로 환원제를 수입에 의존하고 있다.
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▲완두콩을 자르는 일본의 야스카와 로봇
전통적인 제조 강국으로서 독일, 이탈리아, 일본과 같은 국가의 감속기 제품은 재료, 디자인, 품질 관리, 정밀도, 전력 밀도, 신뢰성 및 서비스 수명 측면에서 업계를 선도하고 있습니다.
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기계식 변속기 분야에서 감속기는 전원과 액추에이터를 연결하는 중개자입니다. 일반적으로 이 장치는 입력 샤프트의 작은 기어와 출력 샤프트의 큰 기어를 맞물려 더 큰 토크를 전달함으로써 전기 모터 및 내연 기관의 고속 동력 속도를 줄입니다.
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항공우주, 로봇공학, 의료기기의 발전에 따라 단순하고 컴팩트한 구조, 높은 동력 전달, 저소음, 부드러운 전달을 갖춘 고성능 정밀 감속기에 대한 수요가 증가하고 있습니다. RV 감속기와 고조파 감속기는 정밀 감속기의 가장 중요한 두 가지 유형입니다.
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정밀 감속기는 기어 속도 변환기를 사용하여 모터의 회전 속도를 원하는 속도로 감소시켜 높은 토크를 생성하는 동력 전달 메커니즘입니다.
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▲나브테스코 리듀서
현재 대규모의 안정적인 성능을 제공할 수 있는 정밀 감속기 제조업체는 전 세계적으로 소수에 불과합니다.- 시장점유율의 대부분은 일본 기업이 점유하고 있다. 나브테스코의 RV감속기가 약 60%, 하모니카의 하모닉 감속기가 약 15%, 스미토모중공업(SUMITOMO, 비율 미상)이다. 로봇공학 분야에서의 적용은 특히 압도적입니다.
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▲정밀감속기 내부구조 분해
Nabtesco는 Teijin Seiki와 Nabco(1956년 일본 최초의 자동문 생산)라는 두 일본 회사의 합병을 통해 설립되었습니다. 모션 제어 시스템 및 부품 제조업체로서 두 회사는 특정 사업 분야에서 첨단 핵심 기술을 보유하고 있으며 상당한 시장 점유율을 차지하고 있습니다.
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세계 최대의 정밀 사이클로이드 감속기 제조업체인 Nabtesco는 고성능 감속기, 중공축 감속기, 단일{1}축 서보 액추에이터 및 컨트롤러를 생산합니다.
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이러한 정밀 장비는 높은 토크, 높은 강성, 높은 과부하 및 충격 저항성을 특징으로 하는 동시에 높은 정밀도와 매우 낮은 백래시를 제공합니다. 이 제품은 위성, 레이더 안테나, 산업용 로봇, 반도체 및 용접 기술과 같은 산업 자동화 애플리케이션에 널리 사용됩니다.
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▲산업로봇의 각종 관절용 정밀감속기
일본의 HDSI(Harmonic Drive Systems Inc.)는 통합 모션 제어 분야의 선두 기업입니다. Harmonic Drive 결합형 하모닉 감속기는 가볍고 컴팩트한 크기, 기어 백래시 제로, 높은 토크 용량이 특징입니다. 이는 산업용 로봇, 휴머노이드 로봇, 반도체 액정 생산 장비, 광전지 장비, 광학 기기 및 정밀 공작 기계와 같은 다양한 최첨단 애플리케이션에 널리 사용됩니다.
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▲고조파 감속기 내부 구조
고조파 감속기의 기능을 넘어서는 낮은 감속비 문제를 해결하기 위해 HDSI의 제품 라인에는 정밀 유성 기어박스-형 고조파 감속기도 포함됩니다. 고유한 내부 링 기어 변형 프로세스를 통해 유성 기어의 맞물림을 더욱 긴밀하게 만들어 백래시를 제거하고 정밀한 전송 오류를 달성할 수 있습니다.
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▲ 하모닉 유성기어
하모닉 드라이브 감속기는 파동 발생기를 사용하여 유연한 기어의 제어 가능한 탄성 변형을 유도한 다음 강성 기어와 맞물려 동작과 동력을 전달하는 기어 전달 시스템입니다.
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▲ 하모닉 유성기어
Fortune 500대 기업 중 하나인 스미토모 그룹 산하의 일본 건설기계 제조업체인 스미토모는 400년이 넘는 역사를 자랑합니다. 스미토모 유압굴삭기는 1967년 자체 기술로 최초의 유압굴삭기를 개발한 이후 현재 전 세계적으로 광범위하게 사용되고 있습니다.
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▲ 스미토모 감속기
스미토모 감속기에는 스미토모 대형 헬리컬 기어박스, 스미토모 유성 기어 감속기, 스미토모 헬리컬 기어 감속기, 스미토모 웜 기어 감속기와 같은 다양한 모델이 포함됩니다. 큰 감소율과 높은 효율성을 갖춘 핀-치형 맞물림 시스템은 슬리브-형 구름 마찰을 사용하여 맞물림 표면의 상대적 미끄러짐을 제거합니다. 1차 환원 효율은 94%에 달할 수 있습니다.
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정밀 기계의 정점인 감속기는 매우 높은 기술적 요구 사항을 가지고 있습니다. RV 감속기는 맞물림 기어를 포함한 고정밀 부품으로 완전히 구성됩니다.- 이로 인해 재료 과학, 정밀 가공 장비, 가공 정확도, 조립 기술 및 고정밀 테스트 기술에 대한 수요가 매우 높아졌습니다-.
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국내 기업들은 기본 원리를 이해하지 못한 채 데이터를 획득하는 리버스 엔지니어링을 통해 R&D를 수행하는 경우가 많습니다. 따라서 일부 국내 기업은 상당한 기술 혁신을 달성했지만 국내 감속기는 정밀도 유지, 정밀도 수명 및 제품 수명 측면에서 개발 과제에 직면해 있습니다. 이러한 문제로 인해 일관성이 떨어지고 제품 간의 재현성이 제한됩니다.
더욱이, 감속기 부품을 제조하는 데 사용되는 장비는 매우 비쌉니다. 예를 들어, Meigler 표면 연삭기의 가격은 장치당 거의 천만 위안입니다. 생산량이 충분하지 않으면 이 장비의 상각 비용이 엄청나게 높습니다.
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국내 정밀감속기는 해외 경쟁사에 비해 가격은 비싸지만 성능은 떨어진다. 당연히 매출도 저조하고, 규모의 경제와 수익성을 달성하는 것도 불가능하다. 수익성과 물량이 없으면 기술 개선, 연구, 개발을 위한 자원이 부족하고, 기술과 성능을 향상시키는 것은커녕 품질 관리도 확립할 방법이 없습니다.
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현재 로봇 공학에 사용되는 감속기에는 RV 감속기와 하모닉 감속기의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 다관절 로봇에서 RV 감속기는 더 높은 강성과 회전 정확도를 제공하므로 일반적으로 베이스, 윗팔, 어깨와 같은 무거운{1}}하중 위치에 배치되는 반면, 조화 감속기는 팔뚝, 손목 또는 손에 배치됩니다.
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일본은 고정밀 로봇 감속기 분야에서 선두-를 보유하고 있습니다. 현재 전 세계 로봇 산업의 정밀 감속기 중 75%는 일본 회사인 Nabtesco와 HarmonicDrive(업계에서는 일반적으로 RV 감속기 및 하모닉 감속기로 알려져 있음)가 독점하고 있습니다. 두 회사는 ABB, FANUC, KUKA 등 해외 주요 로봇 제조사에 감속기를 공급하고 있다.
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업계 관계자에 따르면 ABB, FANUC, Yaskawa 및 Kuka와 같은 주요 국제 로봇 제조업체는 모두 감속기를 위해 이 두 일본 회사에 의존하고 있습니다. 이들 회사 역시 매우 엄격한 협력 조건을 가지고 있다. 두 회사의 제품을 사용할 때에는 다른 회사의 제품을 사용할 수 없으며, 그렇지 않을 경우 파트너십이 종료된다.
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핵심 부품은 오랫동안 중국 로봇 산업의 급속한 발전에 제약이 되어 왔습니다. 산업화를 이루고, 외국 로봇기업의 제약에서 벗어나 로봇분야의 자립을 이루려면 감속기 국산화에 박차를 가해야 한다.
