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江南app官网-日本机器人全球领先来自这三大顶尖技术
时间:2023-11-15

日本尖端手艺之一:机械人周详减速机

世界上工业机械人利用的周详减速机几近都为日本所垄断。虽然国内也量产的RV减速机,但国产机械人企业却鲜有选用的,缘由是日本周详减速机手艺遥遥领先,短时间很难替换,是以,中国市场的减速机遍及依靠进口,特别是日本进口。

世界制造业强国日本,德国、意年夜利等国度的减速机不管在产物、材料、设计程度、质量节制、精度、功率密度、仍是靠得住性和利用寿命等方面仍然处在全球领先地位。

甚么是减速机?在机械传动范畴,减速机是毗连动力源和履行机构之间的中心装配,一般把电念头、内燃机等高速运转的动力经由过程输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的年夜齿轮来到达减速的目标,并传递更年夜的转矩。

特别在航空航天、机械人、医疗器械等范畴,哪些布局简单紧凑、传递功率年夜、噪声低、传动安稳的高机能周详减速机需求量不竭增加,此中,RV减速机协调波减速机更是周详减速机中两种十分主要的减速机。

所谓周详减速机,是一种动力传递机构,它其操纵齿轮的速度转换器,将机电的反转展转数减速到所要的反转展转数,并取得较年夜转矩的装配。周详减速机是一种相对周详的机械,采取它的目标是下降转速,增添转矩。周详减速机按照精度可分为尺度精度和高精度;按照用处可分为军用和平易近用;按照运行的情况可分为尺度情况、低温情况、洁净室情况和真空情况。

全球可以或许供给范围化且机能靠得住的周详减速机出产企业十分有限,绝年夜大都周详减速机市场份额都被日本企业并吞:好比全球最年夜的周详摆线针轮减速机制造商日本Nabtesco的RV减速机约占全球市场份额的60%(Nabtesco纳博特斯克股份有限公司是全球最顶尖的机械人零部件企业);Nabtesco具有高精度、高刚性、小而轻量的佳誉;日本Harmonica的谐波减速机巨子年夜约占15%,还闻名的日本住友重工(SUMITOMO)。是以,日本的周详减速机特别在机械人范畴的利用比例,属在压服性的,几近没甚么敌手。

Nabtesco(纳博特斯克)是由日本帝人精机和纳博克(1956年出产了日本第一个主动门)这两家日本公司强强归并构成。帝人精机和纳博克是全球活动节制系统和零部件的出产商,这两家公司几近把控了高端焦点手艺,节制着全球绝年夜大都市场份额。

日本Harmonic (简称HDSI)是整体活动节制的领军企业,其出产的Harmonic Drive组合型谐波减速机,具有轻量小型、无齿轮间隙、高转矩容量等特点,被普遍利用在工业机械人、仿人机械人、半导体液晶出产装配、光伏装备、光学仪器、周详机床等各类尖端范畴。

HDSI做到了谐波减速机所不克不及做到的低减速比范畴,HDSI产物同时还触及到周详行星齿轮箱型谐波减速机Harmonic Planetary。其怪异的内齿圈形变工艺,可以或许让行星齿轮与其啮合得更紧、可以消弭背隙,乃至到达了周详级的传动误差。

谐波传动减速机,是一种靠波产生器使柔性齿轮发生可控弹性变形,并与刚性齿轮相啮合,从头传递活动和动力的齿轮传动系统。

日本的周详减速机成为周详机械工业的一个巅峰,事实上,进入减速机的手艺门坎极高,特殊是RV减速机里面,完全由高精度的元件,齿轮彼此啮合,特殊是对材料科学,周详加工设备,加工精度,装配手艺,高精度检测手艺提出了极高的手艺要求。

国内企业研发的减速机根基上都是经由过程反向工程取得的数据,是以,常常知其但是不知其所以然,固然国内有部门企业在手艺程度上取得了重年夜冲破,但国产减速机在减速机精度的连结性、减速机精度寿命和产物寿命上都存在很多研举事点,还就是品质和销量等,所以,各类各样的手艺难点也致使了国产减速机在一致性上较差,产物之间可复制性也是很低的。

值得一提的是,加工制造周详减速机零部件的装备都十分昂贵,好比美盖勒平面磨床,价值近万万元人平易近币,是以,在缺少年夜范围产量条件之下,装备摊销后的本钱十分惊人。

全球今朝利用在机械人范畴的减速机首要有两种,一种是RV减速机,另外一种是谐波减速机。而在关节型机械人傍边,因为RV减速机具有更高的刚度和反转展转精度,是以,一般将RV减速机利用在机座、年夜臂、肩部等重负载的位置,而将谐波减速机利用在小臂、腕部或手部。

日本在高精度机械人减速机上具有全球绝对领先优势,全球机械人行业75%的周详减速机被日本的Nabtesco和HarmonicDrive两家垄断(业界俗称RV减速机协调波减速机),此中包罗闻名的机械人公司abb、fanuc、kuka、发那科、安川等世界主流机械人厂商的减速机也均由上述两家公司供给。

机械人中的焦点零部件,一向限制着中国机械人的快速成长,特别是若构成机械人财产化,解脱发财国度机械人手艺的掣肘,在机械人范畴取得自立手艺,需加鼎力度研发和追逐。

工业机械人之所以可以或许矫捷动作和运转首要依靠在两年夜手艺——机电手艺和人工智能手艺,而日本在这两个范畴依然十分进步前辈。

尖端手艺之二:日本机械人中的机电手艺

日本的机电制造厂商把控着全球高端手艺,在全球机电市场上占有十分江南app官方入口下载主要地位,日本机电几近都处在市场的最高端地位,而且具有全球行业最顶尖的手艺和产物。日本最首要的处在全球领先的五家机电企业是:日本电产股份有限公司、日本万宝至马达股份有限公司、日本电装股份有限公司、日本三叶股份有限公司和日本美蓓亚团体。

值得一提的是,日本这五年夜机电企业的营业收入范围都冲破了1000亿日元。在五年夜日本机电企业当中,其营收范围和营业利润最高的是日本电装股份有限公司,在统计的12个月时代,其营收范围一度到达了53562.17亿日元,营业利润为2978.37亿日元。而毛利率和净利率最高的是营收范围最小的万宝至马达股份有限公司,其毛利率高达30.70%,净利率接近10%。

在CNPP 世界机电排行榜上,三菱机电、安川机电、松下机电、ABB、西门子,前五名日本占有三席。

日本电产从2010年最先其周详小型机电就在全球桂林一枝,特殊是2016年其车载机电范围最先扩年夜,到了2020年,日本电产花开三蒂(周详小机电、车载和家电、工贸易用机电),是以,可以说日本电产将机电武装到牙齿,连结霸气凌人的态势。

日本电产有一个方针,从车载小机电,向驱动机电、主动驾驶用机电进级后,车载机电事业到2020年可以或许实现与周详小型机电相当的发卖额(6,000亿日元)。在新收购和并购感化下,车载机电事业将挑战1万亿日元发卖额。

日本电产董事长兼团体总裁永守重信常常说的这句话:日本电产是凡事都要力争第一的企业!日本要成为全球领先的机电供给商,除必需有咬着牙建成京都第一高楼的勇气和韧劲,更主要的是对市场和本身有清楚的熟悉。

在日本机械人机电制造方面。因为类人行走、类人活动是机械人最年夜的手艺特点。好比日本本田汽车公司出产的机械人“阿西莫”(ASHIMO)可以或许依托双腿去行走,日本的村田建造所的“村田顽童”可以或许在一条5公分宽的轨道上骑车,而且在平地上可以或许做到四周闯荡。

是以,让机械人动起来最底子的身分在在机械人驱动装配——机电。

好比出产“草蛇”机械人的日立,刚最先其实就是出产机电起身的。日立公司的开创人1910年就出产出了具有5匹马力的机电,恰是由于成功出产出了这台机电,才使得日立具有办企业的极年夜决定信念。

日立在尔后的各类世界级博览会上,每次必定会把本身1910年这台很粗笨的机电拿出来,告知看展览的人,本身是一家机电出产企业。事实上,今天的日立可以或许出产的各类各样机电,不但出产发电站引擎的中年夜型机电,同时也有小型的微型产物。是以,日立的丰硕的机电产物,使得其出产起机械人来,它的驱动装配就有了主要包管。

除日立外,日本可以或许出产机械人的企业良多,霸气都有极强的机电研发和制造实力。好比闻名的日本安川机电原本也是机电的专业厂家。早在1977年,安川机电公司就研制出了日本第一台全电动的工业用机械人——“莫托曼”1号。

日本在机械人方面,其几个机械人巨子日立、安川机电、发那科等已构成了一个机械人成长矩阵,几近能供给工业出产上的所有主动化机械人装备。他们有一个配合的地方是:都具有超乎其他国度企业实力的机电出产能力。是以,可以这么说,没有壮大的机电制造能力,就没法在在机械人制造范畴抢占先机。

尖端手艺之三:日本机械人中的节制器

活着界上,日本安川机电制造的的机械人很是牛,日本安川机电被誉为全球机械人四大师族之一。事实上,安川机电利害不但仅是它的机械人,最利害是他们家的节制器。

日本安川具有世界上十分进步前辈的、同步扫描速度极高的机械节制器-MP3300。所谓机械节制器MP3300,是安川机电MP2000系列的后续机型,是业界同步扫描速度更高的机械节制器。它是经由过程和AC伺服Σ-7系列组合,向客户的装备供给系统方案,

安川的MP3300有哪些凸起特点呢?在机能方面,安川节制器实现了高速、高精度的运算和利用法式处置,并扩充了法式容量。同时,可与撑持开放式活动收集MECHATROlink-III的伺服、变频器进行高速同步通讯,提高了装配的出产效力与机能。撑持双精度实数型、64bit整数型数据,可削减运算时的近似值误差,从而进行更高精度的节制。

MP3300的主机CPU中标配有全球同业业内最快的活动收集MECHATROlink-III,它经由过程邃密的活动节制实现了高速、高精度通讯。

安川节制器最多可节制16轴,在统一回路下MP3300最多可节制21站(伺服最多为16轴)活动系统。在扩大系统时,也可经由过程选购模块构建矫捷的系统。

在操作上,安川可以或许主动辨认选购模块或毗连到活动收集MECHATROlink上的伺服单位、I/O 装备,并主动完成设定。

安川缩短多轴的伺服调剂时候,无需打开各轴的调剂画面便可在1个画面长进行多个轴的参数调谐,可年夜幅缩短调剂时候。

安川的长处是减轻利用伺服的活动节制系统构建承担,特别是不依靠在PLC类型便可实现对驱动系统的尺度化。

安川最利害的处所是:可以或许在很是严格情况下利用。安川节制器扩年夜了利用情况下载江南温度规模 0°C+60°C (跨越+55°C时,柜内需要安装冷却电扇)。据数据显示,全球面积最年夜的戈壁——撒哈拉年夜戈壁的最高温度才57.7摄氏度,说白了,安川机电的这款机械节制器扔到戈壁上依然可以正常利用!日本人把极限温度提高到了60度,其工匠精力十分了得!

综上所述,成长工业机械人必需冲破机械人焦点零部件手艺。值得一提的是,中国工业机械人市场持久被全球巨子占有,此中最凸起的缘由就是周详减速器、 伺服机电、 节制器等焦点零部件上严重依靠进口,让国产物牌机械人本钱比拟国外品牌机械人并优势。

需要提示的是,国产机械人曾一向游走在财产中低端。从2013年以来,中国已成为全球最年夜的机械人消费国,持续3年稳居世界工业机械人市场头把交椅;而与此同时,国产工业机械人产量也显现出爆发式增加的趋向。虽然主动化手艺革新给工业机械人财产带来了庞大市场,但国产机械人要害零部件一向“受制在人”。

全球机械人财产链可划分成上中下三个条理:上游是焦点零部件,首要是减速机和节制系统,相当在机械人的“年夜脑”;中游是机械人本体,就是机械人的“身体”;下流则是系统集成商,而且依江南APP官方网站登录靠上游和中游的焦点装备做集制品。

在全球机械人市场,日本安川机电公司和发那科公司曾别离以5823项4512项专利申请位居全球前两位,欧洲ABB有2231项、韩国三星2016项、日今日立1907项。这个数据对工业机械人财产而言,急需我们在手艺和产物长进行优化进级。

工业机械人三年夜焦点零部件:节制器、伺服机电、减速机是制约中国机械人财产的首要瓶颈,而且占到机械人本钱的70%。

节制器是机械人的年夜脑,感化是发布和传递动作指令。此中包罗硬件和软件两部门:硬件是工业节制板卡,包罗一些主控单位、旌旗灯号处置部门等电路,国产物牌事实上已把握;而软件部门首要是节制算法、二次开辟等,国产物牌特殊在不变性、响应速度、易用性等还存在必然差距。

节制器因为是“神经中枢”,世界上成熟的机械人厂商一般自行开辟节制器,目标是包管不变性和保护本身的手艺系统。是以,在节制器的市场份额根基跟机械人本体是一致的。固然,全球也有KEBA、倍福、贝加莱如许供给节制器底层平台的厂商。

伺服机电方面竞争十分剧烈,但外资始终把握着话语权,特别是日本的品牌标新立异。伺服机电在机械人中属在履行单位,是影响机械人工作机能的主要身分。伺服机电首要分为步进、交换和直流,机械人行业利用最多的是交换伺服,年夜约占65%。

伺服系统外资品牌占有着垄断性优势。日系品牌凭仗杰出的产物机能与极具竞争力的价钱垄断了全球中小型OEM(装备制造业)市场。好比在2014年,伺服系统市场TOP15厂商中,前三名都是日本的品牌,市场份额占比高达45%。德国西门子、博世、施耐德等欧系品牌一样占有着高端市场,市场份额也在30%摆布。国内企业份额低在10%摆布。

节制器和伺服系统联系关系十分慎密,客户选择产物的排序别离是:靠得住不变性、价钱、办事。

减速机方面,,上面介绍得良多了。机械人减速机市场属在高度垄断,在普和期的国产减速机短时间内没法实现周全进口替换。减速机是用来切确节制机械人动作,传输更年夜的力矩。减速机分为两种:一是安装在机座、年夜臂、肩膀等重负载位置的RV减速机,一种是安装在小臂、腕部或手部等轻负载位置的谐波减速机。上面说过,RV减速机被日本纳博特斯克完全垄断,谐波减速机被日本哈默纳科完全垄断。

RV减速机有一个最焦点的难点,就在在根本工业和工艺。由于RV减速机是纯机械的周详部件,在材料上、热处置工艺上和高精度加工机床上是缺一不成的。我们特别在这几个方面持久掉队发财国度,并不是单靠某个企业所能完全解决。减速机需要将200多个零部件组合在一路,精度要求十分刻薄,特殊是在零部件之间的公役匹配上,需要持久的经验堆集。

从国际减速机上来看,日系减速器的知名度无疑是最高的,日本除却排名排列一二的哈默纳科和纳博特斯克以外,日本还住友、新宝等闻名品牌,活着界上一样十分受接待。

国内的斯瑞恩电机总司理曾说过,在谐波减速器的钢齿轮加工工艺上,日本的哈默纳科已做到了一分钟(加工)两个工件,而国内今朝良多还在采取传统的插齿工艺,慢丝工艺;在RV减速器摆线的加工上,纳博特斯克利用了最新的成形磨和展成法,每分钟可以加工两至三件产物,而国内的效力还很是低,不具有量产的前提。

中国在工业机械人的三年夜焦点零部件若从底子上冲破,需要支出更多的时候耐烦和资金投入,特殊是减速机的研发和投入,固然,我们的工业机械人手艺人材也很稀缺,这一点值得改变。

日本的工业机械人程度已处在“远距功课型”和“智能型”这一阶段,由于早在上个世纪90年月的时辰,日本就已普和了“挨次型”和“沿轨迹功课型”机械人。日本下一代的机械人成长标的目的是:低本钱、高速化、靠得住性、收集化、视觉和触觉、高精度化等方面。

世界上,跟着劳动力本钱的上涨和社会老龄化问题的加年夜,世界列国都睁开了工业机械人的研究,目标是经由过程操纵工业机械人来替换劳力。据不完全统计,一个工业机械人差不多等价在10个劳动力的尺度。

据悉,早在2007年,日本就出台了一份打算,预备在2050年之前,将工业机械人的财产范围,扩年夜到1.4兆日元,具有百万工业机械人的打算。假设依照一个工业机械人等价在10个劳动力,而100万个工业机械人,则相当在1000万个劳动力,而且仍是优良靠得住的劳动力。日本总生齿现实上才1亿多,100万个工业机械人,数目上完全可以知足日本的国内经济需求了。

丹麦首都哥本哈根1990年曾召开了一次工业机械人国际尺度年夜会,并经由过程了一个文件,将工业机械人分为了四年夜种类。这四年夜种类别离是:一是挨次型。这类类型的工业机械人,就是具有划定法式动作节制的系统。二是沿轨迹功课型。这类类型的工业机械人,可以履行某种移动功课,如焊接和喷漆等较为复杂的工作。三是远距功课型。这类类型的工业机械人,可以进行远距离操控,是将来工业机械人,好比可在月球上主动工作的机械人。四是智能型。这类类型的工业机械人具有感知、顺应和思惟和人机通讯性能,事实上,这类机械人已离开了“机械”的范围,乃至到达了“人”的范围。

人类操纵工业机械人进行出产,其效力将会年夜幅晋升,主要的是还会削减工伤变乱。特殊在发财国度中,工业机械人就已成了主动扮装备的主流,和将来的成长标的目的。国外的很多汽车行业、工程机械和电子电器行业等,已利用了年夜量的工业机械人叠加主动化出产线。此刻全球有很多国度,利用工业机械人的时候,已有几十年了,是以,工业机械人是提高全社会出产效力,鞭策工业成长的将来标的目的。

与日底细比,我国机械人财产加速机械人焦点和要害手艺的自立立异。特殊是产学研连系,强化机械人共性要害手艺研究,增强高端机械人手艺攻关,终究实现焦点零部件、节制利用系统和制造工艺等要害环节的手艺冲破,周全晋升我国机械人产物在国际间的竞争力。相信,将来中国的机械人必定实现年夜的超出和领先。

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