我们都知道,工业机器人的“三大”核心部件包括伺服电机、减速器和控制器,这也是制约我国机器人发展的重要瓶颈。今天咱们重点谈一谈工业机器人的伺服电机市场及进口替代。
电动伺服驱动系统是工业机器人的必不可少的关键零部件,是利用各种电机产生的力矩和力,直接或间接地驱动机器人本体,以获得机器人的各种运动的执行机构,通常由伺服电机以及伺服驱动器组成。除了可以进行速度与转矩控制外,伺服系统还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补充马达间接变速装置,它将电压信号转化为转矩和转速,以驱动控制对象,可使控制速度、位置精度非常准确,是工业机器人的动力系统以及机器人运动的“心脏”。
伺服电机一般安装在机器人的“关节”处,机器人的关节驱动离不开伺服系统,关节越多,机器人的柔性和精准度越高,所要使用的伺服电机的数量就越多。
工业机器人对关节驱动电机的要求非常严格,交流伺服电机在工业机器人中得到了广泛应用。
工业机器人对伺服电机的严格要求体现在:
1. 快速响应性,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好。
2. 起动转矩惯量比大,在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电机的起动转矩大,转动惯量小。
3. 控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比,调速范围宽,能使用于1:1000~1:10000的调速范围。
4. 体积小、质量小、轴向尺寸短,以配合机器人的体形。
5. 能经受住苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受数倍过载。
交流伺服驱动器因其具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等优点,在工业机器人中得到广泛应用。
《2015-2019年全球工业机器人伺服电机行业报告》预计到2019年,中国市场对伺服电机的需求将达到18.2万台。
目前,国内伺服电机高端市场主要被国外知名企业所占据,主要来自日本和欧美,未来国产替代空间很大。有统计数据显示,国外品牌占据了中国交流伺服市场80%左右的市场份额。
其中,日系产品以50%左右的市场份额居首,其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋和富士等等(其中,前三名分别为松下、三菱电机和安川,总份额约占45%),以西门子、博世和施耐德为代表的欧系品牌占据国内伺服电机的高端市场,整体市场份额在30%左右,国内企业整体份额不足10%。日系产品的特点是技术和性能水平比较符合中国用户的需求,以良好的性价比和较高的可靠性获得了稳定且持续的客户源,在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势。