格力伺服电机技术国际领先,工信部将出台措施

2019-11-09 21:55栏目:通讯产品
TAG:

365bet亚洲官方网站 1

电工电气网】讯

机器人主要由高精度减速机、伺服电机和控制器组成,就成本占比来看,减速器约占三分之一,伺服电机和控制器,各占20%和15%左右。目前国内关键零部件进口依赖度高达90%,主要由全球工业机器人四大家族企业ABB、发那科、库卡、安川电机所控制,进口替代空间大。

365bet亚洲官方网站 2

当前国内机器人发展迅猛,尤其是工业机器人领域。但在国内机器人领域的检测认证体系一直都是比较空白或缺乏体系性的,在一定程度上也制约了国内机器人市场的发展。

目前,国内机器人产业在单体以及核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家,去年12月30日,工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,强调要在核心技术及零部件上实现突破。

据报道,2014世界机器人及智能装备产业大会将于12月19日在成都举行,工业4.0战略、中国工业2025战略和机器人产业发展,将成为会议重要议题。另据了解,工信部拟出台多项措施,从完善标准体系建设、产业资金支持、搭建产需对接平台等方面,进一步推广机器人应用。

2018年5月16日晚,“新时代·让世界爱上中国造——格力2018再启航”梦想盛典于珠海市体育中心盛大举行。在晚会上,格力电器宣布其工业机器人用高性能伺服电机及驱动器技术在今年5月初被专家组鉴定为达到国际领先水平。

2017年新年之际,发改委发布了《关于推进机器人检测认证体系建设的意见》,意味着机器人行业的检测认证工作将会越来越清晰及明确化,推动整个行业驶入快车道。

随着人力成本上升和人口老龄化不断加剧,国内机器人产业迎来黄金发展期。整个机器人产业链主要分为上游核心零部件、中游设备制造商和下游行业应用商三个层面。

近期机构密集调研工业4.0相关的机器人公司,作为工业升级的重要抓手,机器人产业在系列政策扶持下将迎来快速发展机遇。预计到2020年,我国将拥有30万台机器人,机器人及系统产值约1000亿元,带动3000亿元零部件市场。另外,减速器、伺服电机等核心零部件主要依赖进口,随着国内技术的成熟,进口替代空间广阔。

去年,格力包括工业机器人在内的智能装备业务收入21.26亿元,虽然在总营收中仅占1.43%,但增速高达1220.27%,是格力器增长最快的业务。但与一些对手通过收购切入工业机器人领域不同,格力一直强调自主创新。

图1关于推进机器人检测认证体系建设的意见

核心零部件指机器人传动系统、控制系统和人机交互系统,对机器人性能起到关键影响作用,并具有通用性和模块化的部件单元,主要分成三部分,机器人减速器、交直流伺服电机和控制器。

由于人力成本上升和市场竞争日趋激烈,运用更具人工智能化的机器人,提高生产效率,降低运营成本,已成为全球制造业重点发展方向。目前海外科技巨头已纷纷布局,2013年下半年谷歌公司曾接连收购近10家机器人公司,布局智能装备产业。另外,富士康、苹果也纷纷投入巨资,推广机器换人战略,进一步提升电子制造水平。

伺服电机是工业机器人的三大核心部件之一。之前,中国工业机器人的大量核心部件还依赖进口。所以,格力“跨界”进入工业机器人领域,能否突破上游核心部件的技术,就成为关键。这次格力电器的伺服电机和驱动器技术被鉴定为国际领先,将有力地支撑智能装备业务未来成长为格力电器新的利润增长点。

在《关于推进机器人检测认证体系建设的意见》中,提及了机器人在检测认证过程里还涉及到关键零部件的测试,这方面的检测是和整机测试一样重要的,甚至要求机器人及机器人零部件厂家需要配备专用的零部件检测设备。其实这也不难理解——机器人的核心零部件是伺服电机、减速机、控制器。在机器人的运行过程中,就是通过伺服电机的驱动实现多自由度的运动,通过减速机实现稳定而大扭矩的输出、通过控制器实现多轴驱动同步控制的,这三者可谓缺一不可。

目前,国内机器人产业在单体以及核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家,去年12月30日,工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,强调要在核心技术及零部件上实现突破。

在制造业升级要求和人口红利下降的背景下,近年来我国机器人行业需求快速增长。同时,各地方政府也纷纷推出机器换人战略,浙江2013年率先提出机器换人工程,计划在未来5年,每年实施5000个机器换人项目,实现5000亿元机器换人投资,推动工业生产方式由“制造”向“智造”转变。重庆、上海等地也制定机器人产业发展目标,重庆计划是在5年后达到500亿元的产值。

挑战瓶颈锻造工业机器人“强心脏”

以伺服电机为例:如果对机器人运行的动作速度、精度要求高的话,实际就是要求伺服电机的响应速度、控制精度要足够高。而在机器人实际运行时,往往伺服电机是处于各种加减速、正反转状态,那就对伺服电机的短时过载能力、惯量适应范围、频率响应带宽、转速/扭矩响应时间提出了很高的要求。

精密减速器技术攻坚

数据显示,目前国内机器人销量占机床销量比仅5%,美日德的这一数据达到15%-25%,机器人销量占机床销量比、机器人密度有很大提升空间。目前,国内每1万个工人配备量仅约10余台,相比全球平均数值为58台,提升空间巨大。2013年工信部出台的《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,要求2020年,形成较为完善的工业机器人产业体系。

随着现代工业技术的不断升级和发展,“智能制造”已成为全球制造业变革的重要方向和竞相争夺的制高点,而我国推出的《中国制造2025》战略旨在通过智能制造实现国内工业的更大突破。工业机器人是智能制造业最具代表性的装备,也是我国发展智能制造的重要支撑之一。

由此来看,伺服电机的本体性能可谓直接影响到最终机器人的性能,也不难理解发改委在《关于推进机器人检测认证体系建设的意见》中明确要求机器人厂家需要具备伺服电机检测设备了。

国内机器人产业经过30个年头的发展,目前已形成了较为完善的产业基础,在制造领域、应急救援、野外勘测、资源开发、国防军工等领域都发挥了重要作用。但与发达国家相比,我国机器人产业仍存在较大差距,产业基础依然薄弱,关键零部件严重依赖进口。

机器人主要由高精度减速机、伺服电机和控制器组成,就成本占比来看,减速器约占三分之一,伺服电机和控制器,各占20%和15%左右。目前国内关键零部件进口依赖度高达90%,主要由全球工业机器人四大家族企业ABB、发那科、库卡、安川电机所控制,进口替代空间大。

伺服系统作为工业机器人控制系统中的执行元件,是机器人三大核心零部件之一,可谓整个工业机器人的“心脏”。然而,国产伺服系统在市场上比重较低,在技术与性能上与国外品牌有较大的差距,是我国机器人产业需要突破的关键短板之一。《中国制造2025》中总体部署了机器人伺服电机的目标:到2020年,性能、精度、可靠性达到国外同类产品水平。

为了满足当前机器人伺服电机行业的需求,致远电子推出了MPT混合型电机测试系统,开创电机与驱动器综合测试分析设备先河。针对机器人伺服系统及减速机,MPT1000可以实现对电机、驱动器及整个控制系统的完整性能分析与控制特性分析。

目前,国内还没有能够提供规模化且性能可靠的精密减速器生产企业;全球市场75%的市场被日本两家企业占据,纳博特斯克生产的RV减速器约占60%,Harmonica生产的谐波减速器约占15%。

总体来看,我国制造业正处于转型升级阶段,以机器人为重点抓手的工业4.0战略,将加速智能制造的进程。公司方面,巨轮股份研发的机器人高精密RV减速器,已取得重大突破,成功打破国外的技术垄断。公司刚完成定增方案,募集10亿元加码工业机器人项目建设。此外,公司作为第一主发起人正筹建“粤商银行”。秦川机床主营精密数控机床,目前正在积极推进9万套机器人减速器生产线项目,争取实现关键零部件进口替代,近期获得银河证券、嘉实基金集体调研。林州重机与中科院合作机器人研发,并涉足机器视觉领域。另外,公司提出的五年发展计划,将重点转型工业机器人领域。

据了解,国产伺服系统存在产品体积大、运行精度低、响应速度慢、用户体验差等问题。这主要是由于高性能伺服系统主要有三大技术瓶颈:伺服电机关键零部件缺少自主研发,结构小型化受限,电机功率密度较低;伺服电机关键设计及工艺技术缺乏深入研究,电机齿槽转矩等关键性能难以提升;伺服系统关键算法存在差距,响应速度慢、运行精度低。

目前以沈阳自动化所、广州机械科学研究院、重庆德新机器人检测中心有限公司以及上海电科院为代表的四大国家机器人检测评定中心单位均已开始为执行机器人检测认证做准备。致远电子凭借在伺服电机测试领域的经验和独特的动态测试技术,助力四大机器人检测评定中心完成机器人检测认证的工作。

以安川电机ES165Kg为例,6台精密减速器的总价值约为2.08万元,占整机成本的12%;而同类型的国内产品,6台精密减速器的成本约为9.1万,占整机成本的比例为31%。精密减速器成为制约降低国产工业机器人成本的第一因素。

标签: 机器人

针对上述技术瓶颈,格力从功率密度、齿槽转矩、电流环设计等三方面入手,自主研发出工业机器人用高性能伺服电机及驱动器。

科技部“十二五”机器人重点专项专家组长王田苗教授曾指出,“只有通过国家在高端制造领域的长期投入,实现部件国产化、自主化,大幅降低成本和定价,我国工业机器人规模化应用的时代才会到来”。

365bet亚洲官方网站,功率密度、过载能力达“国际领先”水平

不过,国内一些企业在精密减速器方面的研发正在稳步推进,浙江恒丰泰、江苏振康、北京中技克美等都先后推出了自己的机器人关节减速器,秦川发展[-0.77%资金研报]则在1998年就研制出了RV减速器样机。2009年,秦川发展在原有的250AII减速器基础上进行了优化设计和改进,使产品在性能、可靠性和性价比等方面更具有竞争力。

小型化是工业机器人未来发展的趋势之一。同等“工作能力”下,小型机器人具有占地面积少,外形小巧美观,移动运输简便等优势。随着工业机器人的小型化,伺服电机小型化、轻量化也成为一种趋势。

去年7月,秦川发展公告,拟投资1.94亿元进行9万套工业机器人关节减速器“技术改造”项目建设。公司工业机器人关节减速器项目总规划18万套,将分期实施;其中项目预计2015年达产。据了解,秦川发展已获得国家“机器人关节减速器生产线”重大专项支持。

传统的伺服电机均采用通用制动器,结构固化,电机小型化受限。为此,格力自主研发制动器,创新性地使整个伺服系统发挥整体协同设计作用,使电机结构更加紧凑。此外,传统伺服电机定子为铆扣铁芯结构,铁损较高,格力打破传统设计与制造工艺,研发出一种新型低铁损铁芯结构及冲压工艺,可有效地降低电机铁损,进而提升功率密度。随着电机功率密度提升以及结构小型化,电机温升超标成为了主要的瓶颈,格力通过对电机内部传热路径进行系统设计,可有效控制各部分温升在合理范围。

另外,上海机电则通过增资控股的方式引进国外先进精密减速器技术。

格力独创伺服电机高功率密度设计技术,有效缩短电机轴向长度,解决了伺服电机功率密度低,体积过大,导致机器人重量偏大的问题,最大程度促进机器人的小型化及轻量化。由于机器人需要不断地快速变换速度和位置,因此需要伺服电机有较快的运行速度及较高的瞬时加速承载能力。格力伺服电机运行区间范围宽,体现在最大运行速度高,瞬时过载能力强。应用格力伺服系统的机器人在同等条件下,自重比更大,运行速度更快,生产效率高,可靠性更好。

去年4月,上海机电增资2000万元入股的纳博传动,增资完成后,上海机电占51%股权,日本纳博占49%股权。而日本纳博正是全球精密减速机领域的龙头企业,球市场占有率稳居60%。而上海机电也因此次合作,取得纳博特斯克的精密减速器在中国的代理销售权。之后,双方将逐步在上海建设研发生产基地,将在中国生产中低端的精密减速器。

采用以上技术的格力伺服电机产品经上海电器设备检测所有限公司检验,对电机长度、功率密度等关键技术指标进行测试,主要性能指标优于国际同类产品水平。其中伺服电机功率密度、过载能力等性能指标达到“国际领先水平”,极大地提高我国机器人的市场竞争力。

伺服电机、驱动器领域并购高发

两大核心科技让伺服系统“快、准、稳”

目前,伺服电机的主流供应商有日系的松下、安川和欧美系的倍福、伦茨等,国内汇川技术等公司也占据一定的市场份额。控制器的主流供应商包括美国的DeltaTau和Gail、英国的TRIO和中国的固高、步进等公司。

“快”、“准”、“稳”是伺服系统性能的主要考量指标,即响应速度、运行精度及稳定性。格力还研发出低齿槽转矩设计及工艺保障技术、伺服系统高性能电流环优化设计技术两大核心科技,提高伺服系统输出平稳性、运行精度和响应速度。

相对于减速器,伺服电机和驱动器市场未形成主要厂商垄断现象,而且几大国际厂商在中国也建立了分工厂,供应充足,产品价格相对合理。另外,国内的一些公司在伺服电机和驱动器领域也有所建树,产品质量正在追赶国际广商,占据了一定的市场份额。

为了保障机器人在不同工作场所都能胜任,要求伺服系统既要满足高过载能力,即电机输出转矩足够高,又要确保运行精度,即影响运行精度的电机齿槽转矩要低。因此传统伺服电机输出转矩和齿槽转矩这对与生俱来的矛盾成为了最大瓶颈,格力伺服项目组通过特殊的低齿槽转矩设计及工艺保障技术,在保证高输出转矩的同时大幅降低齿槽转矩,成功解决了伺服电机的“历史性”矛盾。

深圳一位机械自动化领域分析师告诉理财周报记者:“国内公司在伺服电机、驱动器领域积累了一定的技术与资本,而且,近期上市公司也加大了对这个领域的投资并购,快速进入市场,未来应该还会向下游拓展。”

针对传统伺服系统动态响应速度慢,电流控制速度与精度无法兼顾的问题,格力通过伺服系统高性能电流环优化设计技术,使整个系统可以兼顾电流控制的速度和精度。应用以上技术,伺服系统电流环路带宽大幅提升,完全满足高性能工业机器人对伺服系统性能的要求。

国内上市公司中,汇川技术、英威腾、华中数控、新时达等公司的业务覆盖伺服电机产品的生产。

自主研发助力中国“智”造

汇川技术为国内工业控制自动化技术领域的领军企业,产品涵盖工业控制自动化各个层次,主要产品包括PLC、HMI、变频器、伺服系统、伺服电机等。2012年汇川技术与江苏微特利电机制造有限公司共同出资设立江苏汇程电机有限公司。

大力发展智能制造,是加快制造强国建设步伐,加速推动经济发展由数量和规模扩张向质量和效益提升转变的重要途径。2016年12月7日,国家工信部正式公布《中国智能制造“十三五”规划》,确定了中国制造业智能化转型的重要五年两大时间节点和十个重要任务,为智能制造行业注入“强心剂”。

微特利是一家具有较大规模的专业从事电机生产制造的企业,两者合作有望降低公司ISMG系列的伺服电机生产成本,获得稳定的电机产品供应。而公司两个募投项目中的伺服电机和直驱电机产品的实施主体即为子公司江苏汇程。

作为智能制造的重要抓手,工业机器人是推动智能制造相关产业发展的重要支撑手段,随着机器人产业的兴起,作为机器人核心零部件之一的伺服电机在我国未来前景广阔,成为许多企业竞相布局的热门领域。

在驱动器领域,机器人、慈星股份、新时达等上市公司则有所涉足。

根据高工产研出具的《2017-2022年中国工业机器人报告》,到2020年,预计6轴以上工业机器人年产5万台,按此需求量计算,则需要伺服系统达到每年30万套。若将其它类型机器人全部进行统计,则数目更加庞大。

去年12月,慈星股份公告,拟与固高科技有限公司、芜湖滨江智能装备产业发展有限公司等签订合作协议,通过设立芜湖固高自动化技术有限公司,共同合资经营机器人驱动及控制系统项目。

伺服电机广阔的市场前景和巨大的市场需求,对我国伺服电机的产品质量和技术水平提出了更高的要求。此次格力完全自主研发的工业机器人用高性能伺服电机被鉴定为“国际领先”,无疑是中国智能制造一次里程碑式的事件,成功解决了我国高端机器人用伺服系统依赖国外进口的局面,打破国外品牌在高性能伺服系统产品上的技术垄断,表明格力已能自主生产出国际先进水准的工业机器人核心零部件,也预示着‘中国造’正逐步掌握智能制造相关领域的核心科技。

其中一期投资5000万元,项目采用自有技术,购置全自动视觉印刷机、高速贴片机等先进生产设备,一期建成后年产机器人控制器5000套。

格力在伺服电机领域取得的突破,源于其多年来在电机领域的不懈技术深耕,也得益于格力近年发展多元化发展战略,持续加大智能装备领域自主研发力度。

合资公司的技术来源主要来自于固高科技有限公司。该公司产品广泛应用于机器人、数控机床、电子加工和检测设备、激光加工设备、印刷机械、包装机械、服装加工机械、生产自动化等工业控制领域。

格力的电机系统技术研发有15年历程,研发电机类型包括:空调用风扇电机及压缩机电机、商用螺杆压缩机用电机、离心压缩机用高速大功率永磁电机及变频器、磁悬浮轴承及其控制器、新能源汽车主驱电机及驱动器、标准工业电机、智能装备用伺服电机及驱动器,格力电机系统产品总年产量达1.18亿台/年,总年产值超过150亿元/年。

新时达同样也是采取并购的方式进入机器人关键零部件领域领域。

基于在制造领域多年技术积累,格力于2013年1月成立格力智能装备有限公司,开启了自主研发、制造智能装备的新跑道。截止目前,格力智能装备的业务横跨“数控机床、机器人、工厂自动化、热交换器设备、新能源设备、注塑钣金设备、物流仓储设备、检测设备、精密传动部件、工业信息化”十大产品业务板块,超百种规格产品。据格力电器2017年年报显示,格力智能装备2017年营收规模同比增长1220.27%,实现了“火箭式”跃升。

今年1月,新时达公告,拟通过股权 现金的方式收购深圳众为兴技术股份有限公司100%股份,交易定价为6亿元,收购完成后,新时达业务将扩展到机器人关键零部件领域。这是对,新时达股票连续6日收获一字涨停,股价暴涨77.23%。

“格力自主研发的工业机器人用高性能伺服电机及驱动器的项目成果是我国制造业具有国际核心竞争力的体现,对提升我国整体智能制造水平非常有利。真正的核心科技是买不来的,想要掌握核心科技,必须要通过自主研发,因此格力自主研发的伺服电机系统价值很高,意义深远。”东南大学教授程明于科技成果鉴定会上表示。

众为兴是国内排行第二的控制器企业,有长久的控制器研制历史,众为兴的SCARA机器人已供应富士康和歌尔声学[0.92%资金研报]等电子企业。未来将从控制器往下延伸进入伺服电机,以及机器人领域。

早在去年9月,新时达便使用超募资金5000万元,设立机器人业务子公司,计划新机器人生产基地在今年6月份正式投入运营,规划2014年生产机器人不少于100台套,2015年不少于300台套,2016年不少于1000台套。通过收购众为兴,新时达有望加速机器人量产速度。

版权声明:本文由365bet亚洲首页发布于通讯产品,转载请注明出处:格力伺服电机技术国际领先,工信部将出台措施