由德国提出工业4.0之后,中国也提出了“中国制造2025”计划。随着中国自动化进程的加快,未来中国将成为超级大国。机器人大国,工业机器人需求大大增加了。然而,工业机器人在高增长的刺激下,其控制系统和自动化的主要产品伺服电机的发展路径必然会发生变化。作为伺服电机,工业机器人电力系统和机器人体育的“心脏”,未来出路在哪里?
2015-2019年全球工业机器人伺服电机行业报告显示,从2013年开始,中国已经成为世界第一。工业机器人在市场上,2014年销量飙升至全球伺服电机销量的55%。预计到2019年,中国市场对伺服电机的需求将达到18.2万台。
工业机器人伺服电机的快速增长在一定程度上刺激了伺服电机市场的发展。根据ResearchandMarkets的数据,90%工业机器人使用伺服电机,同时,每个工业机器人装配伺服电机一般,所以2014年中国伺服电机需求增量为23.1万台。而这一数字在2019年有望达到73.7万台。
目前,在中国。工业在机床市场,85%的伺服电机都是国外品牌,而大部分本土企业还处于研发阶段,几乎没有伺服电机。工业化学的工业机器人伺服电机。
工业机器人与伺服电机的共存关系
伺服电机通常安装在机器人在“接头”处,机器人机器人的关节驱动离不开伺服系统。关节越多,机器人灵活性和精度越高,使用的伺服电机就越多。
机器人关节驱动电机的要求非常严格,所以对电动伺服驱动系统的要求也非常严格,主要表现在以下几个方面:
1、快速响应,电动伺服系统的灵敏度越高,快速响应性能越好;
2、起动转矩惯性比大,在驱动负载的情况下,要求机器人伺服电机启动速度大,转动惯量小;
3.控制特性的连续性和线性。随着控制信号的变化,电机的转速可以连续变化,有时需要与控制信号成正比或近似成正比,调速范围宽,1:1000 ~ 10000;
4、体积小,质量小,轴向尺寸短,要匹配。机器人体型;
5、能承受恶劣的运行条件,可以非常频繁的前进后退和加减速运行。
另外,由于国产伺服电机有待升级,导致国产。机器人发展困难。国产伺服电机的现状是,小的不小,大的也不大!这个怎么理解?小功率伺服电机,小型化不好,一般过长,比如轻负载。机器人常用的200W和400W伺服电机,目前有玉川的TBL-imiNI系列伺服微电机,松下的A6、安川σ 7电机短小精悍。
另一方面,国产伺服普遍较长,外观粗糙。这对于一些高端应用来说并不好,尤其是6kg左右轻载的台式机机型。机器人在,由于机器人手臂的安装空间非常狭窄,对伺服电机的长度有严格的要求。
其次,信号连接器的可靠性一直为人诟病。国产伺服需要不断改进,连接器小型化、高密度也是趋势。与伺服电机本体的一体化设计是一个很好的实践。目前日本伺服电机很多都是这样设计的,安装调试更换方便。
伺服电机的另一项核心技术是高精度编码器,尤其是机器人国际上使用的多圈绝对值编码器严重依赖进口。未能实现国产化是制约我国高档伺服系统发展的一大瓶颈。编码器的小型化也是伺服电机小型化的核心技术。纵观日本伺服电机产品的变化,伴随的是电机磁路和编码器的协同发展和升级换代!
目前从市场份额来看,国内伺服电机主机厂大多模仿日本伺服电机设计,功率多在3kw以内,中小功率居多。而5.5-15kw的中大功率伺服不具备,导致部分设备应用,整个系统因为没有大功率伺服电机和驱动匹配而被迫放弃。
综上所述,日本伺服系统的发展模式是分层协调发展,整体性能优异,与日本伺服系统相比。机器人发展很像。在国内,做电机的做电机,做编码器的做编码器,做驱动器的做驱动,没有协同,导致伺服电机和驱动系统的整体性能很难做好。
其次,缺乏对伺服系统的基础研究,包括绝对式编码器技术、高端电机的工业化制造技术、生产技术的突破、性能指标的实际验证和考核标准的制定。这些都是需要的机器人行业核心零部件企业提升。