十三五,運(yùn)動控制將依靠下游機(jī)械行業(yè)向高端進(jìn)發(fā)

時(shí)間:2016-02-19

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導(dǎo)語:運(yùn)動控制主要涉及步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的控制,控制結(jié)構(gòu)模式一般是:控制裝置+驅(qū)動器+(步進(jìn)或伺服)電機(jī)。

近年新興的消費(fèi)電子產(chǎn)品市場增長喜人。這些電子產(chǎn)品的需求會對上游的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)大的拉動作用,而這些機(jī)械設(shè)備大多數(shù)都是精度要求很高的,運(yùn)動控制產(chǎn)品等自動化產(chǎn)品是這些高精度設(shè)備中最關(guān)鍵的核心零部件。

運(yùn)動控制通常是指在復(fù)雜條件下,將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制。按照使用動力源的不同,運(yùn)動控制主要可分為以電動機(jī)作為動力源的電氣運(yùn)動控制、以氣體和流體作為動力源的氣液控制和以燃料(煤、油等)作為動力源的熱機(jī)運(yùn)動控制等。

電氣運(yùn)動控制占有一席之地

運(yùn)動控制主要涉及步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的控制,控制結(jié)構(gòu)模式一般是:控制裝置+驅(qū)動器+(步進(jìn)或伺服)電機(jī)。控制裝置可以是PLC系統(tǒng),也可以是專用的自動化裝置(如運(yùn)動控制器、運(yùn)動控制卡)。PLC系統(tǒng)作為控制裝置時(shí),雖具有PLC系統(tǒng)的靈活性、一定的通用性,但對于精度較高(如插補(bǔ)控制)、反應(yīng)靈敏的要求時(shí)難以做到或編程非常困難,而且成本可能較高。隨著技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)積累,運(yùn)動控制器應(yīng)運(yùn)而生了,它把一些普遍性的、特殊的運(yùn)動控制功能固化在其中(如插補(bǔ)指令),用戶只需組態(tài)、調(diào)用這些功能塊或指令,這樣減輕了編程難度,性能、成本等方面也有優(yōu)勢。

其中,步進(jìn)運(yùn)動控制技術(shù),是唯一可以在開環(huán)情況下運(yùn)行,而不需位置反饋的運(yùn)動控制方法。這使得步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)比伺服運(yùn)動系統(tǒng)簡單得多,成本較低也增添了步進(jìn)電機(jī)的吸引力。再加上其它不斷改進(jìn)設(shè)計(jì),如硬件小型化和高密度力矩,使得步進(jìn)系統(tǒng)在很多要求較低速度和定位精度運(yùn)動應(yīng)用中保持著較強(qiáng)的競力。對于某些低功率應(yīng)用,內(nèi)在控制簡單,微電機(jī)及驅(qū)動器、高密度轉(zhuǎn)矩步進(jìn)系統(tǒng)構(gòu)成了伺服電機(jī)可行的選擇。東方馬達(dá)(2016慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展,展位號:W2.2442)對此推出的調(diào)速電動機(jī)組合產(chǎn)品US2系列是US系列的全面升級,基于先進(jìn)的D-loop的更強(qiáng)大性能及可靠性,采用了高容許轉(zhuǎn)矩、高強(qiáng)度的KⅡ系列電動機(jī)、減速機(jī)。高性能、功能豐富,更易用。

近年來,中國運(yùn)動控制產(chǎn)品(通用伺服系統(tǒng)、步進(jìn)系統(tǒng)、運(yùn)動控制器)穩(wěn)步增長,增速高于新常態(tài)下GDP的增長。尤其是機(jī)床、紡織、印刷、包裝和電子等行業(yè)的快速發(fā)展有力帶動了對運(yùn)動控制器的需求。通用運(yùn)動控制器作為伺服系統(tǒng)的控制裝置,其市場規(guī)模受到伺服系統(tǒng)的直接影響;運(yùn)動控制器需求量在2006-2012年保持穩(wěn)定增長,由2006年的25.36萬套上升至2012年的75.45萬套。2013年中國運(yùn)動控制器市場需求依舊相對穩(wěn)定,增速約為19%,需求量在90萬套左右。

伴隨著市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大,中國廠商開始在運(yùn)動控制方面占據(jù)一席之地。例如中國最大的運(yùn)動控制產(chǎn)品綜合制造商之一上海安浦鳴志自動化設(shè)備有限公司(2016慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展,展位號:W2.2420),目前已躋身全球五大步進(jìn)電機(jī)制造商之列的。始終秉持對專業(yè)應(yīng)用技術(shù)和國際化科學(xué)管理手段的追求,在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中不斷的提供更專業(yè)、更節(jié)能、更高效的產(chǎn)品。從工廠自動化專業(yè)部件到智能LED照明驅(qū)動器,從大型工廠設(shè)備的智能管理系統(tǒng)到汽車通信設(shè)備的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),鳴志成為集運(yùn)動控制產(chǎn)品以及運(yùn)動控制解決方案于一體的綜合性服務(wù)提供商,產(chǎn)品覆蓋步進(jìn)電機(jī)、直流無刷電機(jī)、伺服電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動器。

作為機(jī)械制造重要動力源,直驅(qū)電機(jī)一直備受用戶關(guān)注。今天,中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型加速,更高效更可靠更精準(zhǔn)的直驅(qū)電機(jī)更為業(yè)界所需。以對時(shí)效性最有要求的電子設(shè)備為例,伴隨電子產(chǎn)品迅速換代,生產(chǎn)設(shè)備也需快速更新,同時(shí),這些設(shè)備還必須具備很高的精準(zhǔn)度與輕負(fù)載環(huán)境。一般直驅(qū)企業(yè)很難達(dá)到要求,而國內(nèi)領(lǐng)先的直驅(qū)電機(jī)公司——大族電機(jī)(2016慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展,展位號:W2.2300)提供的方案已屢次成功應(yīng)用于蘋果、三星、華為等電子半導(dǎo)體行業(yè)最具代表性品牌產(chǎn)品的生產(chǎn)中,具備過硬實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

05年成立的大族電機(jī)一直以多領(lǐng)域的引領(lǐng)研發(fā)與集成優(yōu)勢被市場廣泛認(rèn)可,其開發(fā)的直線電機(jī)、力矩電機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、自動化設(shè)備、激光掃描光學(xué)系統(tǒng)、伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)等高科技產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化,可廣泛應(yīng)用于工業(yè)激光設(shè)備行業(yè)、數(shù)控機(jī)床行業(yè)、電子半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)、醫(yī)療器械行業(yè)、紡織機(jī)械行業(yè)、精密檢測儀器行業(yè)和民用行業(yè)等領(lǐng)域,因其卓越性價(jià)比成為各領(lǐng)域用戶的首選。

運(yùn)動控制平臺方面,大族電機(jī)集成化直線電機(jī)平臺覆蓋單軸、二軸、多軸、龍門平臺類型,以快速響應(yīng)、準(zhǔn)確定位和高可靠性滿足高速自動化、精密測量、電子半導(dǎo)體加工、激光加工等設(shè)備需求。此外,相比一般直線電機(jī)平臺,大族電機(jī)集成化直線平臺,可顯著降低成本,減少在機(jī)器上安裝直線機(jī)構(gòu)的工作量;用戶也可根據(jù)應(yīng)用性能需求選擇直線執(zhí)行器,而不用考慮直線機(jī)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)成或它如何控制系統(tǒng)連接,提高產(chǎn)品開發(fā)效率。

氣動控制仍需奮起勇追

正流體傳動技術(shù)利用流體壓力和液體動能進(jìn)行能量傳遞,是機(jī)電產(chǎn)品向高速化、自動化、高效率、高精度、高可靠性、輕量化、多樣化方向發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。氣動元件作為便捷、廉價(jià)的基礎(chǔ)產(chǎn)品,隨著氣動技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,不僅在機(jī)電、輕紡等傳統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)市場廣闊,在信息技術(shù)、生物制品、精細(xì)加工等新興產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著越來越重要的作用。氣動元件通過氣體的壓強(qiáng)或膨脹產(chǎn)生的力來做功的元件,即將壓縮空氣的彈性能量轉(zhuǎn)換為動能的機(jī)件。如氣缸、氣動馬達(dá)、蒸汽機(jī)等。氣動元件是一種動力傳動形式,亦為能量轉(zhuǎn)換裝置,利用氣體壓力來傳遞能量。IHS預(yù)測未來氣動元件市場將會與工業(yè)機(jī)械需求的增長齊頭并進(jìn)。

由于汽車工業(yè)的發(fā)展以及對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)要求的逐步提高,對機(jī)床的速度和效率都提出了新的更高的要求,提高數(shù)控機(jī)床功能零部件的性能和質(zhì)量已經(jīng)成為中國機(jī)床工業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。眾所周知,在機(jī)床關(guān)鍵部件領(lǐng)域,代表高技術(shù)含量的是滾珠絲杠產(chǎn)品。要提高機(jī)床的生產(chǎn)效率,就要提高機(jī)床的速度。由此,對高速高精密滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的需求也會有快速的增加。

為實(shí)現(xiàn)其高性能,中國生產(chǎn)的機(jī)床在驅(qū)動上使用高精度滾珠絲杠的比率有了很大的提高。目前機(jī)床采用的滾珠絲杠,有價(jià)格較低的國產(chǎn)的,也有精度較高的日本和歐洲等進(jìn)口產(chǎn)品。使用進(jìn)口產(chǎn)品往往是在那些對加工速度、精度、壽命及穩(wěn)定性方面有較高要求的機(jī)床。其中,創(chuàng)設(shè)于1989年的上銀科技(2016慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展,展位號:W2.2402)以機(jī)械關(guān)鍵零組件起家,為全球第二大傳動控制與系統(tǒng)科技領(lǐng)導(dǎo)品牌,擁有精密滾珠螺桿產(chǎn)量世界第一,及線性滑軌產(chǎn)量世界第二大的成績。上銀科技以HIWIN品牌營銷全球,自行研發(fā)的產(chǎn)品從大型到微型的滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、特殊軸承、工業(yè)機(jī)器人、晶圓機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、直線電機(jī)、線性致動器、驅(qū)動器及精密定位平臺等,廣泛使用在生技醫(yī)療、半導(dǎo)體、光電、3C、自動化、精密機(jī)床、節(jié)能、交通等產(chǎn)業(yè),打破了日、德等國長期壟斷的精密機(jī)械市場。

隨著機(jī)床速度的提高,導(dǎo)軌的使用也由滑動向滾動轉(zhuǎn)化。在中國,由于機(jī)床速度較低及制造成本上的原因,滑動導(dǎo)軌的使用還占大多數(shù),但使用滾珠導(dǎo)軌和滾柱導(dǎo)軌的機(jī)床數(shù)量在急速上升。越來越多地企業(yè)采用了滾動直線導(dǎo)軌等滾動元件導(dǎo)向系統(tǒng),使原來每分鐘幾米的進(jìn)退速度提高到十幾米甚至幾十米。由于滾動導(dǎo)軌具有高速、長壽命、可加預(yù)壓、安裝方便等方面的優(yōu)點(diǎn),隨著對機(jī)床性能及數(shù)控化要求的提高,滾動導(dǎo)軌使用比率的提高是必然的趨勢。

銀泰科技(2016慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展,展位號:W2.2515)生產(chǎn)的直線導(dǎo)軌有五大優(yōu)點(diǎn):定位精度高,重現(xiàn)性;低摩擦阻力,可長時(shí)間維持精度;可承受四方向的高負(fù)荷能力;適合高速化之應(yīng)用;組裝容易,并具互換之特性。在進(jìn)入中國大陸市場的眾多臺灣制造企業(yè)中,銀泰科技股份有限公司(PMI)是較早進(jìn)入大陸市場的。在滾珠導(dǎo)絲桿、直線導(dǎo)軌和線性模組領(lǐng)域,精密機(jī)械關(guān)鍵性零部件,銀泰科技在大陸市場擁有極大的競爭力,其主要供應(yīng)機(jī)床、放電加工機(jī)、線切割機(jī)、塑膠注塑機(jī)、半導(dǎo)體設(shè)備、精密定位及其他各式設(shè)備與機(jī)器上。

氣動元件市場最初由簡單技術(shù)器件組成,一些主要產(chǎn)品替代趨勢將會影響該市場的未來發(fā)展。目前,中國供應(yīng)商在氣動控制這塊市場,主要聚焦于標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)氣動閥門和執(zhí)行器的生產(chǎn),并且在價(jià)格上占據(jù)絕對優(yōu)勢?,F(xiàn)在他們正在將目光投向更大的市場,如歐洲和北美,正在大規(guī)模組團(tuán)向其挺進(jìn),并通過當(dāng)?shù)胤咒N商逐漸進(jìn)入市場。這將引發(fā)氣動行業(yè)重新洗牌,全球市場競爭格局將改變。

機(jī)遇與壓力并存

中國運(yùn)動控制市場依賴機(jī)床、紡織、橡塑、包裝等少數(shù)幾個(gè)下游機(jī)械行業(yè),所以前幾年市場波動比較大,隨著行業(yè)應(yīng)用的拓展,運(yùn)動控制行業(yè)也逐漸成熟。伴隨我國機(jī)械裝備技術(shù)水平的提高,中國市場對高端運(yùn)動控制設(shè)備的需求相對保持穩(wěn)定。尤其在高端醫(yī)療設(shè)備、高端機(jī)床、高端自動化紡織機(jī)械、高精密印刷機(jī)械、精密電子加工設(shè)備等行業(yè),歐美和日本運(yùn)動控制廠商表現(xiàn)突出,擁有較強(qiáng)的綜合競爭優(yōu)勢。

在中國,很多本土廠商只能提供運(yùn)動控制器,伺服驅(qū)動,伺服電機(jī)和編碼器等其中一種產(chǎn)品,再搭配其他廠商的驅(qū)動或者電機(jī)銷售。產(chǎn)品層面,中國本土運(yùn)動控制產(chǎn)品和歐美,日系廠商的差距還是比較大的,比如一些關(guān)鍵性指標(biāo):控制精度,穩(wěn)定性,動態(tài)響應(yīng),轉(zhuǎn)矩脈動,高速性能,智能控制和網(wǎng)絡(luò)支持。

中低端設(shè)備制造市場容量巨大,廠商數(shù)量眾多,由于這類設(shè)備廠商主要面向細(xì)分行業(yè),性價(jià)比往往成為其首要考慮因素。相對于高端進(jìn)口產(chǎn)品,這些制造商對價(jià)格比較敏感,需求變化相對比較劇烈,盡管面臨國際品牌的競爭,國產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型運(yùn)動控制產(chǎn)品逐漸得到了中低端用戶的認(rèn)同,但是未來仍然面臨較大的競爭壓力。

未來幾年,中國運(yùn)動控制器的需求增長仍將集中于機(jī)床、印刷、包裝,電子等行業(yè),而煙草機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)對運(yùn)動控制器的需求也將穩(wěn)定增長,預(yù)計(jì)到2016年中國運(yùn)動控制器需求量將接近190萬套,而通用運(yùn)動控制器市場規(guī)模有望達(dá)到40億元左右。

2016年是我國“十三五”的開局之年,是落實(shí)《中國制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家重大戰(zhàn)略的全面實(shí)施之年,也是穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵之年。中國制造要堅(jiān)持智能轉(zhuǎn)型,實(shí)現(xiàn)中國制造業(yè)從低端向高端轉(zhuǎn)變,中國運(yùn)動控制市場必須迎頭而上,不斷創(chuàng)新突破核心技術(shù),從而迎來新的爆發(fā)。

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