从减速器伺服电机伺服驱动器控制器四大零部件

更新时间:2018-06-05 18:41    分类:电机产品   

  控制器国内外差距最小。控制器是机器人的大脑,发布和传递动作指令。包括硬件和软件两部分:硬件就是工业控制板卡,包括一些主控单元、信号处理部分等电路,国产品牌已经掌握;软件部分主要是控制算法、二次开发等,国产品牌在稳定性、响应速度、易用性等还有差距。

  RV减速机核心难点在于基础工业和工艺。RV减速机是纯机械的精密部件,材料、热处理工艺和高精度加工机床缺一不可。我国在这几个方面长期落后,并非单靠某个企业所能解决。要将200多个零部件组合在一起,精度要求苛刻,零部件之间的公差匹配需要多年经验积累。

  不仅高中端核心零部件依赖进口,工业机器人产业全球重要专利申请人中也不见中国本土企业的身影。据了解,日本的安川电机公司和发那科公司分别以5823项4512项专利申请位居全球前两位,ABB有2231项、三星2016项、日立1907项。这也进一步验证了中国工业机器人目前产能相对偏中低端。对中国工业机器人产业而言,还需在技术和产品上优化升级。若想要在核心零部件方面要想从本质上获得突破,都需要付出更多的耐心和投入,尤其是减速机,期待越大,压力越大,同时前景也可观。

  业内将整个机器人产业链分成上中下三个层次:上游是核心零部件,主要是减速机和控制系统,这相当于机器人的大脑;中游是机器人本体,即机器人的身体;下游则是系统集成商,依赖上游和中游的核心设备做集成品。

  自2013年以来,我国已成为全球最大的机器人消费国,连续3年稳居世界工业机器人市场头把交椅;与此同时,国产工业机器人产量也呈现出爆发式增长的趋势。各地推动机器换人和自动化技术改造给工业机器人产业带来了巨大市场,但是国产机器人关键零部件一直受制于人的现象却始终没有太大的突破。

  先说本体:本体制造看起来比较简单,其实做好不容易。本体既要满足强度要求,又要减轻重量,因为本体越重,选用伺服电机时就要选择更大功率的,成本就贵好多,所以对本体的要求就是既要轻量化还要高强度,外观还要漂亮!因此一般生产厂家都会自己设计,自己开模,而且要采用铝制材料,规模都不大,各自为战,但是据说启帆机器人有成套本体出售,如果外观能接受的话,选择他们的本体可以省不少事!

  伺服系统外资企业占据绝对优势。日系品牌凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了中小型OEM(设备制造业)市场。2014年,伺服系统市场TOP15厂商中,前三名均为日系品牌,总份额达到45%。西门子、博世、施耐德等欧系品牌占据高端,整体市场份额在30%左右。国内企业整体份额低于10%左右。

  台邦电机工业有限公司来自台湾,其在大陆建立的销售一部是一家集精密齿轮传动系列产品研发、生产、销售一体化的专业厂家。目前主营产品有:感应电机、可逆电机、刹车电机、刹车调速电机、力矩电机、直流电机、蜗轮蜗杆电机等。

  机器人减速机市场高度垄断,普及期国产减速机无法实现全面进口替代。为合资新能源汽车铺路 日,减速机用来精确控制机器人动作,传输更大的力矩。分为两种,安装在机座、大臂、肩膀等重负载位置的RV减速机和安装在小臂、腕部或手部等轻负载位置的谐波减速机。RV减速机被日本纳博特斯克垄断,谐波减速机日本哈默纳科占绝对优势。

  近两年,工业机器人下游需求火爆,本体生产制造商规模日益增大,带动了国产核心零部件厂商的发展,不过,多位业内人士指出,零部件国产替代面临的问题一方面是市场占有率较低,另一方面则是质量可靠性与稳定性仍有待提高。

  南京斯瑞恩机电总经理侯松川曾表示,谐波减速器的钢齿轮加工工艺,哈默纳科已经做到了一分钟(加工)两个工件,国内目前很多还在采用传统的插齿工艺,慢丝工艺;RV减速器摆线的加工,纳博特斯克使用了最新的成形磨和展成法,每分钟可以加工两至三件产品,而国内的效率还非常低,不具备量产的条件。但即便如此,国产减速器领域依旧存在着一批追赶者。

  对于我国机器人关键零部件生产企业来说,还有一大利好消息。工业和信息化部副部长辛国斌表示,将进一步整合产业创新资源,推动建立机器人创新中心,重点支持关键零部件质量及可靠性能的提升,同时开展机器人试点示范、推广应用和人才培育。另外,不少地方政府对实施机器换人和智能装备升级都给予财政资金补贴。此举可在一定程度上降低企业升级的高成本,推动机器人产业发展步伐。

  第二个伺服电机。伺服国产的不少,麦格米特,迈信,埃斯顿,欧瑞都生产,大都是伺服和驱动器配套出售,我们此前在生产中标配是欧瑞伺服,性价比还是不错的!当然其他家的伺服都不错,可以放心使用,而且就目前国内客户的机器人使用环境和要求来说,国产伺服够用了!装配后定位精度达到小于0.5mm应该没问题。我对防爆伺服了解不多,在此不做阐述,而且防爆伺服应用比较少,只有少数行业如喷涂、打磨行业才能用到,如有需要可以专门交流!

  一位大型上市公司高管表示,公司目前给高端客户设计的完整解决方案中,采购的工业机器人核心零部件主要来自外资企业。我们无法承受自身产品方案与采购的国产产品之间质量和性能问题叠加可能引发的风险。除非客户明确要求国产化,在核心零部件上我们仍倾向于采购外资企业产品。

  RV减速机:毫无疑问要用日本帝人,也就是纳博特斯克,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,目前国内还没有生产能力。通俗解释的原因就是:一是齿轮加工不了,机床限制出口中国,二是即使加工出来,零背隙组装也难,三是组装了也检验不了,所以无论你多爱国,多讨厌日本,只要你选择机器人的组装行业,目前只能暂时隐忍了。据说潍坊华创机器人已经生产出减速机了,使用效果不错,可能因为专利问题目前尚未推广宣传,高效节能电机厂家屡做突不过非常值得期待!

  埃斯顿2016年通过定增融资9.5亿元,用于机器人智能制造系统研发和产业化、机器人智能化工厂升级改造等项目。目前公司机器人本体产能大约在2000套/年,在手订单充足,但出现产能紧张的情况。公司已为快速扩张的市场做好了产能准备,正在建设中的180亩工业机器人和智能制造产业园产能规划为15000套机器人。埃斯顿董事长吴波介绍。在提升产能的同时,埃斯顿今年完成了全资收购英国TRIO、控股德国M.A.i.、参股美国BARRETT公司等多项海外投资并购,提前布局行业前沿技术,并开发了基于TRIO控制器+ESTUN伺服系统的运动控制完整解决方案。

  陕西渭河工模具有限公司是陕西省机器人减速器工程中心,国家机器人减速器智能制造车间建设示范项目以及中国机器人产业联盟成员单位。由于该企业曾为军工企业,因此很长时间没有进入大众视野,近两年才开始进入民用市场。据介绍,渭河工模具的机器人减速器产品为RV减速器。

  新时达发行可转债成功募集资金8.8亿元。从未来发展趋势看,公司机器人产品产能不足,可转债募投项目之一就是为了解决公司机器人产品产能不足的问题。公司有关负责人表示。不少机器人企业借助资本市场构建了完整的产业链布局。今年6月,新时达以4.05亿元收购了以研发、制造及销售伺服驱动器及其他运动控制系统产品起家的之山智控,贯通了智能制造装备领域控制层、驱动层、执行层、设备层、工程应用等各个物理层,打造核心部件-本体-应用-信息化的完整产业链发展格局。

  广州数控机器人策略。广州数控的策略是组建自己的系统集成团队,直面应用企业,以此寻求市场突破。此举,一方面利于解决系统集成商从惯性上青睐外资品牌、不愿尝试国产机器人的问题;另一方面,接通机器人企业和应用企业的沟通桥梁,利于调整机器人研发生产。

  珠海格力智能装备有限公司是格力电器旗下的全资子公司,成立于2015年9月,是一家集研发、生产、销售、服务于一体的智能装备生产企业。目前,格力智能装备的产品覆盖了伺服机械手、工业机器人、智能仓储装备、智能检测、换热器专用机床设备、无人自动化生产线多个领域,超百种规格产品。其研发的RV减速器也多次在各大展会中展出。

  控制器和伺服系统关联紧密,用户选择的排序分别是可靠稳定性、价格、服务,从服务和性价比入手是国内企业突破的方向。但这需要对运动控制领域长期深入的研究,大量资金投入和长时间的市场验证,对技术、资金、人才要求都较高,国内上市公司如新松、新时达、汇川技术、广州数控、埃斯顿等具备类似的条件。

  控制器的机会在于标准化和开放性。现有的机器人控制器封闭构造,带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点,已不能适应智能化和柔性化要求。开发模块化、标准化机器人控制器,各个层次对用户开放是机器人控制器的一个发展方向。我国863计划也已经立项。机器人接口统一是大趋势,未来可能会出现提供控制器模块的平台型企业。

  新时达在机器人本体的控制与驱动技术上具有自主知识产权,自主研发了六自由度工业机器人、SCARA、网络型伺服系统等创新产品。公司董事长纪翌介绍,公司的SCARA机器人对标的是国际品牌,自产的机器人本体今年上半年销售数量已突破千台,确立了在国内机器人与运动控制行业的技术领先地位。目前核心零部件的关键技术正在取得重大突破,部分实现了小批量的行业应用,减轻产业核心零部件的对外依赖性。国内某减速器厂家负责人表示,这既能降低国产机器人的成本,也将打破国外品牌的制约。

  第四是控制器。国内最知名的就是成都卡诺普,现在市场保有量很大,不次于进口控制系统。能满足6+2轴,也就是可接2个外部轴,简单点说,用在焊接工艺上可以实现工件水平和竖直方向移动,可以左右各一个焊接工作台,可以实现机器人横向行走。至于其它功能完全能满足一般机器人应用需求,放心选择!

  埃斯顿公司是为数不多的具有控制器、交流伺服、减速器等机器人核心零部件自主知识产权的国产厂商,生产的各类核心部件产品广泛应用在自动化控制领域,市占率在国产品牌中均名列前茅。经过多年的研发和投入,公司的工业机器人及智能制造系统产品在焊接、码垛、上下料、折弯等领域具有明显的优势。部分产品如折弯机器人及其工作单元,技术已达到国际领先水平。埃斯顿董事长吴波说。

  伺服电机竞争激烈,外资掌握话语权。伺服电机在机器人中用作执行单元,是影响机器人工作性能的主要因素。伺服电机主要分为步进、交流和直流,机器人行业应用最多的是交流伺服,约占65%伺服电机与控制器关联紧密。

  我国伺服系统自主配套能力已现雏形。较大规模的伺服品牌有20余家。国产产品功率范围多在22KW以内,技术路线上与日系产品接近。从市场规模来看,2014年伺服电机在所有应用行业规模68亿人民币,增速为8.3%;其中机器人增速高达50%,迅速成长为伺服系统应用中排名第六的行业,以4.2亿的业绩,占市场份额6.2%。

  不过,该人士表示,国产工业机器人产品具有较高的价格优势,应用于中低端制造业领域的规模越来越大。国内庞大的中低端制造业市场规模为国产工业机器人发展提供了机遇。加上高端领域局面逐渐打开,未来中国工业机器人产业将继续保持高速增长。

  国内的秦川、双环转动、绿的、来福、谐波传动等,在近些年在研发技术已取得一定的自主研发的创新成绩,但性能攻坚依然任重道远。国际上,目前日系减速器的知名度最高,除却排名分列一二的哈默纳科和纳博特斯克外,还有住友、新宝等品牌同样颇受欢迎。在国内,也有绿的、来福、力克精密、秦川机床、南通振康、恒丰泰、双环传动等厂家。不过,目前国内的减速器产品和进口货相比还有一定的差距。虽然近几年我国制造业企业的实力普遍在上升,减速器生产厂家已经可以购买哈默纳科、纳博特斯克使用的高端加工设备,但业内人士表示,在设计、材料、热处理、加工工艺等方面,国内厂家还存在不足。

  控制器的问题在于,由于其神经中枢的地位和门槛相对较低,成熟机器人厂商一般自行开发控制器,以保证稳定性和维护技术体系。因此控制器的市场份额基本跟机器人本体一致。国际上也有KEBA、倍福、贝加莱这样提供控制器底层平台的厂商。因此在当前环境下国内专业研发控制器的企业会比较艰难。