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控制器、伺服系統、減速機,是工業機器人的三大核心部件,國産工業機器人想要真正崛起,必須要把這三樣的國産化率水平提上來。上個視頻聊了PLC控制器,今天給大家揭秘一下國産伺服的真實水平,為什麼我說東風導彈發射系統、神舟飛船、嫦娥工程,用的都是高國産化率的伺服系統,看完你就明白了。
說之前先給大家解釋一下伺服系統到底是什麼玩意,伺服系統是由伺服電機、伺服驅動器、編碼器組成。
我拿6軸機器人舉個例子,方便大家理解。六軸機器人有6個關節,每個關節處都配備了一台伺服電機,機器人為什麼會動?就是靠這個伺服電機去實現的,大家可以把它想象成是我們人手的各個關節的動作。控制器就是我們人類的大腦,它會根據程序的設定,發出各種指令,伺服驅動就相當于人體的神經系統,把控制器發出的指令,傳導給伺服電機,最後伺服電機再根據指令,來實現機器人各個方向的運動。
目前按照功率大小,伺服系統可分為小型伺服、中型伺服和大型伺服系統。 小于1KW的小型伺服,主要應用于工業機器人、電子制造等小型機械。1-7.5KW的中型伺服,主要應用于機床、注塑機等領域,大于7.5KW的大型伺服,主要用于驅動重型機械設備。
工業機器人現在普遍用的都是交流伺服系統,我們看一下國内交流伺服系統的市場占有率,2020年,日本安川和國産彙川技術,以11%的份額,并列國内市場第一名,三菱和松下占10%,台達占9%,西門子占7%,國産的禾川科技、埃斯頓、信捷電氣,以3%的份額并列第5名。
西門子、博世力士樂、施耐德、羅克韋爾等歐美品牌,别看他們市場份額小,他們吃的都是中大型高功率的高端市場,隻不過小型伺服的市場需求會更大一點,像我之前介紹過的那些大型重型機床、還有航空工業,這些領域是他們的傳統藝能。埃斯頓的伺服在機床、工業機器人上用的比較多,信捷的話伺服一般般,主要業務還是PLC。其他比較好的國産品牌還有星辰科技、華中數控,這倆牌子主要是供應給軍工企業使用的,待會細說。
先說一下國産伺服老大彙川技術,國内綜合性工控龍頭。這家公司,你們可以把它看做是縮小版的華為,大部分創業元老,是從華為公司出來的高管。伺服驅動器、伺服電機、編碼器,都是彙川自主研發生産的,我找了國内市面上比較流行的9個伺服品牌,我們就拿彙川的SV660型号,和安川、三菱、西門子等品牌做個簡單比較。看一套伺服的性能怎麼樣,主要就是看這四個指标,編碼器的精度,電機的過載能力,最高轉速,還有速度頻率響應的能力。
大家對比一下各家參數可以看出來,松下綜合表現是最好的,松下有在國内建廠,本地優勢明顯,主要以小功率為主,轉速高,穩定性較好。其次就是安川和台達。安川的運動控制器做得不錯,但售後服務是真的爛。台達的缺點就是功率偏小,但性價比高。西門子的優點就是運動控制性能強,産品強調高度集成化,産品體積要比國産和日系更小,結實耐用,不得不說西門子的工藝設計水平是真的高。缺點主要還是貴,買它大功率的還行,小功率買西門子我感覺不劃算。
再看看彙川,在編碼器精度、過載能力、電機最高轉速、速度頻率響應方面,和安川已經很接近了,可以說就是同一個檔次的水平,而且彙川的價格還便宜很多。
總體看的話,國産在中低功率上,已經和國外基本處于同一水平線,應用在大型機械設備上的大型伺服,在功能、性能、可靠性方面,還是和進口存在客觀差距。不過高功率彙川已經在不斷突破了,相信沒幾年,彙川就能在高功率市場有所作為。另外我要提醒大家一點,我們伺服驅動器的核心芯片,幾乎全部依賴進口,希望能引起重視。
其實對于我們要求不是太高的中小企業來說,其他雜牌不敢說,彙川我敢說是完全夠用的,大家要根據自己的實際應用環境來選擇,不要盲目崇尚國外品牌,30塊錢能達到的性能要求,為什麼要花100塊錢?省下70留着給員工發福利不香嗎?大家要明白一點,并不是每種應用場合,都對伺服的要求非常高。在某些要求不是很高的場合,完全可以采用國産伺服代替,你不需要那麼高大上的位置精度控制,除非你做的産品要求非常高那另當别論。
接着說一下供應軍工企業的星辰科技和華中數控,這兩家公司的存在感,不要看什麼盈利能力,主要還是為了避免國際形勢的惡化,導緻的重點型号、關鍵元器件的斷供,是為了推進國産化進程而存在的。華中數控旗下的登奇機電,剛上了央視的大型工業紀錄片,動力澎湃第五集,好像能代表國産伺服電機的最高水平,大家自己去看紀錄片吧,用過的朋友也可以留言說一下。
具體說一下星辰科技,是航天軍工高端伺服領域的頭部企業,注意了這是家民企,軍工給出的要求就是,要“100% 的元器件數量、100%的元器件種類”,全部國産化的要求,目前已經推出了符合要求的純100%國産伺服系統。有些朋友可能不太理解為什麼非要雙100%國産,看看這些伺服都是用在哪的,軍用雷達、神州飛船、嫦娥工程、天宮空間站工程、還有曆年國慶閱兵上的武器裝備,還是我國大型艦船部分武器系統伺服的供應商。
這些重大項目都涉及核心機密,肯定是不可能采用國外核心元器件的,哪怕我們國産性能差一點、維修頻率高一點,也必須用國産。中美貿易摩擦的不确定性仍然存在,美國出口管制越來越嚴、少數高端電子元器件和材料,依舊存在卡脖子的風險,因此自主可控的重要性将進一步增強,國産化替代也将進一步加速,隻有核心技術掌握在自己手裡,我們才有制定規則的話語權,而規則直接關系到我們的利益分配。下期聊變頻器,我們下期不見不散。
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