國產(chǎn)伺服電機的五大難關

時間:2018-10-31

來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載

導語:核心技術缺失是中國制造業(yè)普遍存在的問題,在機器人產(chǎn)業(yè)尤其嚴重,三大核心零部件目前沒有一個能大規(guī)模取代外資品牌。其中,由于減速器的壟斷度非常高,技術難度也很大,業(yè)界和媒體的目光也更多地聚焦于此,反而忽視了發(fā)展得稍好,但其實仍有比較大差距的伺服電機……

【中國傳動網(wǎng) 市場分析】 核心技術缺失是中國制造業(yè)普遍存在的問題,在機器人產(chǎn)業(yè)尤其嚴重,三大核心零部件目前沒有一個能大規(guī)模取代外資品牌。其中,由于減速器的壟斷度非常高,技術難度也很大,業(yè)界和媒體的目光也更多地聚焦于此,反而忽視了發(fā)展得稍好,但其實仍有比較大差距的伺服電機……

目前,國產(chǎn)伺服電機的現(xiàn)狀是,小的不小,大的不大!這個怎么理解呢?小功率伺服電機,小型化不行,普遍偏長,比如輕載機器人常用的200W和400W伺服電機,目前松下的A6、安川的Σ7電機短小精致。反觀國產(chǎn)伺服,普遍較長,外觀粗糙。這在一些高檔的應用上不行,尤其是在輕載6kg左右的桌面型機器人上,由于機器人手臂的安裝空間非常狹小,對伺服電機的長度有嚴格要求。

目前,高啟動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機在工業(yè)機器人中得到廣泛的應用。

機器人用伺服電機面臨挑戰(zhàn)

為了提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性,機器人正變得越來越輕,同時為了保證機器人的動態(tài)和精度,高功率密度伺服電機至關重要;在精加工作業(yè)領域,機器人甚至需要人手所具備的柔順性,要求電機能以“罐頭”大小實現(xiàn)高性能,提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率并保證操作員安全;在醫(yī)用機器人領域,為了讓機器人幫助患者早日恢復健康,對電機穩(wěn)定性和可靠性提出了至高要求。

機器人對伺服電機的高要求主要有以下方面:

1.要求伺服電機具有快速響應性。電機從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間應短。響應指令信號的時間愈短,電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高,快速響應性能愈好,一般是以伺服電機的機電時間常數(shù)的大小來說明伺服電機快速響應的性能。

2.伺服電機的起動轉(zhuǎn)矩慣量比要大。在驅(qū)動負載的情況下,要求機器人的伺服電機的起動轉(zhuǎn)矩大,轉(zhuǎn)動慣量小。

3.伺服電機要具有控制特性的連續(xù)性和直線性,隨著控制信號的變化,電機的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化,有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號成正比或近似成正比。

4.為了配合機器人的體形,伺服電機必須體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短。

5.能經(jīng)受得起苛刻的運行條件,可進行十分頻繁的正反向和加減速運行,并能在短時間內(nèi)承受數(shù)倍過載。交流伺服驅(qū)動器因其具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量比高、無電刷及換向火花等優(yōu)點,在工業(yè)機器人中得到廣泛應用。

國產(chǎn)伺服開始嶄露頭角

伺服電機的核心零部件的技術突破不僅直接關乎國內(nèi)機器人企業(yè)市場競爭力的提升,長遠來看,對于整個中國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

雖然國產(chǎn)伺服電機在市場上的比重比較低,在技術與性能上與國外品牌有較大的差距,并且產(chǎn)品質(zhì)量與穩(wěn)定性也不能同國外品牌同日而語,但近幾年國產(chǎn)品牌伺服電機的發(fā)展也很迅速,伺服電機自主配套能力已現(xiàn)雛形,獲得了一定的市場認可。許多國產(chǎn)產(chǎn)品技術上與日系產(chǎn)品接近,涌現(xiàn)出埃斯頓、廣州數(shù)控設備、英威騰、匯川技術等20余家較大規(guī)模的伺服電機品牌。

雖然國產(chǎn)伺服電機在市場上的比重比較低,在技術與性能上與國外品牌有較大的差距,并且產(chǎn)品質(zhì)量與穩(wěn)定性也不能同國外品牌同日而語,但近幾年國產(chǎn)品牌伺服電機的發(fā)展也很迅速,伺服電機自主配套能力已現(xiàn)雛形,獲得了一定的市場認可。許多國產(chǎn)產(chǎn)品技術上與日系產(chǎn)品接近,涌現(xiàn)出埃斯頓、廣州數(shù)控設備、英威騰、匯川技術等20余家較大規(guī)模的伺服電機品牌。

南京埃斯頓

南京埃斯頓自動化股份有限公司創(chuàng)建于1993年,受益于國家改革開放的發(fā)展機遇以及創(chuàng)業(yè)團隊歷經(jīng)20多年的努力奮斗,目前不僅成為國內(nèi)高端智能裝備核心控制功能部件領軍企業(yè)之一,而且已在自身核心零部件優(yōu)勢基礎上強勢進入工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè),華麗轉(zhuǎn)身為具有自主技術和核心零部件的國產(chǎn)機器人主力軍企業(yè)。

埃斯頓成功研發(fā)出高集成度、模塊化機器人專用伺服驅(qū)動器和電機,并應用到公司機器人產(chǎn)品。

廣州數(shù)控

廣州數(shù)控設備有限公司是中國南方數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地,國內(nèi)技術領先的專業(yè)成套機床數(shù)控系統(tǒng)供應商。

SJTR系列機器人專用交流伺服電動機是廣州數(shù)控設備有限公司傾力打造專門用于機器人工況的的交流伺服電動機。全系列產(chǎn)品緊緊結(jié)合于機器人使用場合,電機內(nèi)置抱閘裝置,采用線纜式出線方式,適用于機器人行業(yè)。共分60SJTR系列、80SJTR系列、150SJTR系列。

英威騰電氣

深圳市英威騰電氣股份有限公司,成立于2002年,致力于成為全球領先、受人尊敬的工業(yè)自動化和能源電力領域的產(chǎn)品與服務提供者。

英威騰新推出的總線型高性能通用伺服系統(tǒng),支持17位以上編碼器,可通過脈沖信號、總線通訊等方式進行控制,功率范圍0.2kw-5.5kw??蓱脵C器人、數(shù)控機床、電子制造等高端設備。

匯川技術

深圳市匯川技術股份有限公司專注于工業(yè)自動化控制和新能源相關產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,目前已成為國內(nèi)領先的伺服系統(tǒng)供應商。

匯川技術的Inoprec系列伺服系統(tǒng),性能卓越,功能強大。規(guī)格齊全,覆蓋50w~132kw容量。調(diào)試簡單,運行可靠,可應用于機器人行業(yè)。

眾為興

深圳眾為興技術股份有限公司成立于2002年,中國領先的運動控制解決方案提供商,建立了運動控制、電機驅(qū)動、數(shù)控應用和工業(yè)機器人四大產(chǎn)品體系。

眾為興QXM系列高性能脈沖型伺服驅(qū)動器融入了當前世界前沿伺服控制技術,其優(yōu)良的驅(qū)動性能達到國際領先水平。擴展性能優(yōu)異、快速響應、精準定位、振動抑制、自動參數(shù)設計、可編程、操作便利、飽和極限提速、電子凸輪、龍門同步、捕捉比較等功能特點,廣泛應用于點膠、機床、機器人、封裝、印刷、切割、貼片、橫織、植毛、彈簧、雕刻、焊接等領域。

差距明顯,國產(chǎn)伺服電機仍需突破五大難關

國內(nèi)伺服電機市場中,前三名松下、三菱、安川均為日系品牌,總份額達到45%,西門子、博世、施耐德等歐系品牌主要占據(jù)高端市場,市場份額在30%左右,國內(nèi)企業(yè)整體份額低于10%。

國產(chǎn)伺服電機大多是仿制日系伺服電機設計,功率多在3kw以內(nèi),以中小功率為多,而5.5-15kw的中大功率伺服電機則比較少。

國產(chǎn)伺服電機在以下方面仍需突破:

一是外形普遍較長,外觀粗糙,很難應用在一些高檔機器人上面,尤其是在輕載6kg左右的桌面型機器人上,由于機器人手臂的安裝空間非常狹小,對伺服電機的長度有嚴格要求。

二是信號接插件的可靠性需要改進,而且需要朝小型化、高密度化以及與伺服電機本體的集成設計的方向設計,方便安裝、調(diào)試、更換。

三是另一個核心技術就是高精度的編碼器,尤其機器人上用的多圈絕對值編碼器,嚴重依賴進口,是制約我國高檔機器人發(fā)展的很大瓶頸。編碼器的小型化也是伺服電機小型化繞不過去的核心技術。

四是缺失基礎性研究,包括絕對值編碼器技術、高端電機的產(chǎn)業(yè)化制造技術、生產(chǎn)工藝的突破、性能指標的實用性驗證和考核標準的制定。

五是伺服系統(tǒng)各部分產(chǎn)業(yè)協(xié)同聯(lián)合不夠,導致伺服電機和驅(qū)動系統(tǒng)整體性能難以做好。

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