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我國工業機器人發展趨勢

[ 時間:2019-03-09 點擊:67 ]

我國工業機器人發展趨勢

 

.工業機器人

  1.工業機器人概況

  工業機器人是一種在自動控制下,能夠重復編程完成某些操作或移動作業的多功能、多自由度的機械裝置,是現代制造業中重要的工程自動化設備。工業機器人是一個復雜的作業系統,包括控制系統、驅動系統、機械系統、感知系統等幾個部分。

  工業機器人一般采用關節型的機械結構,每個關節中獨立安裝驅動電機,通過計算機對驅動單元的功率放大電路進行控制,實現機器人的操作。工業機器人的構成是一個閉環系統,通過運動控制器、伺服驅動器、機器人本體、傳感器等部件完成人們需要的功能。

  在我國人口紅利減弱的背景下,隨著產業轉型升級的不斷深入,工業機器人應用范圍將越來越廣,我國工業機器人將迎來戰略發展期。

  機器人重點產品:

  1焊接機器人

  2搬運機器人

  3噴涂機器人

  4、碼垛機器人

  5、物流機器人

  6、加工機器人

  7裝配機器人

  8、檢測機器人

  9、潔凈機器人

  2.我國工業機器人需求旺盛

  我國近些年來機器人市場快速發展,已經成為全球工業機器人重要市場。2013年,我國工業機器人銷量達到3.7萬臺,同比增長41%,超越日本成為全球第一大機器人市場。2014年,我國工業機器人銷量達到5.7萬臺,同比增長54%2015年,我國工業機器人銷量達到7.5萬臺,同比增長32%

 中國工業機器人銷量

  相對德、日、韓等國而言,我國機器人密度還是很低,2012年我國制造業中每萬人工業機器人擁有量僅為23臺,遠低于世界平均的每萬人58臺。即使剔除不可比因素,我國機器人密度還存在較大的提升空間,工業機器人市場潛力巨大。2015年,我國工業機器人市場需求量達到7.5萬臺,保有量達到26.6萬臺。預計到2020年,我國工業機器人市場需求量將達到15萬臺,保有量達到80萬臺。到2025年,我國工業機器人市場需求量將達到26萬臺,保有量達到180萬臺。

全球機器人銷售量

  3.我國工業機器人發展路線圖

 我國工業機器人發展路線圖

  二.工業機器人軸承

  1.工業機器人軸承種類

  工業機器人軸承主要有以下四類:

 工業機器人軸承應用部位

  除上述軸承外,工業機器人還應用直線軸承、關節軸承、磁懸浮軸承、氣體靜壓推力軸承等。

  2.工業機器人軸承的關鍵技術

  現代工業機器人的發展趨于輕量化,軸承要安裝在有限的空間,必須體積小、重量輕,也就是輕量化。但同時,機器人的高載荷、高回轉精度、高運轉平穩性、高定位速度、高重復定位精度、長壽命、高可靠性的性能,要求配套的機器人軸承必須具備高承載能力、高精度、高剛度、低摩擦力矩、長壽命、高可靠性的性能。輕量化和高性能是一對矛盾。

  設計技術:

  工業機器人用薄壁軸承不僅要保證有足夠的承載能力,而且要求精確定位、運轉靈活,因此,軸承設計分析、主參數的確定,不能單以額定動載荷為目標函數,而要以額定動載荷、剛度和摩擦力矩等指標作為目標函數進行多目標優化設計,同時要采用基于套圈和機架變形的薄壁軸承有限元分析方法。

  制造技術:

  (1機器人軸承動態質量高精度檢測技術;

  (2)薄壁軸承套圈微變形熱處理工藝;

  (3)基于磨削變質層控制的軸承套圈精磨加工工藝;

  (4)薄壁軸承負游隙的精確控制技術;

  (5)薄壁角接觸球軸承凸出量的精確控制技術;

  (6)薄壁軸承的精密裝配技術;

  (7)薄壁軸承套圈非接觸測量技術。

  3.我國工業機器人軸承市場需求

  未來我國機器人軸承市場非常廣闊。

  隨著我國工業機器人的快速發展,必將帶來機器人軸承的快速發展。一般的定位型工業機器人(給機床上下料),每臺機器人需要軸承36套左右。如果未來中國工業機器人年需求量為15萬臺,則需要機器人軸承540萬套。

  6kg機器人售價15萬元,160kg機器人售價45萬元,設均價為30萬元,配套軸承占售價的8%,則年銷售15萬臺,需配套軸承36億元。

  4.我國機器人軸承的研發和產業化

  七五期間,洛陽軸研科技股份有限公司(洛陽軸承研究所)(以下簡稱軸研科技)承擔了國家《機器人專用軸承的開發研究》,對焊接、噴涂、裝配機器人用薄壁四點接觸球軸承和薄壁交叉圓柱滾子軸承進行了設計、試制、性能檢測及壽命試驗,與德國INA及日本THK同類軸承結果對比,達到了當時國際同類產品,如德國INA及日本THK的產品的技術水平。

  1988年,軸研科技承擔了國家項目《諧波傳動薄壁柔性軸承理論分析及計算》,對諧波傳動裝臵的原理及軸承的安裝進行了分析研究,為設計薄壁柔性軸承提供了理論基礎。

  1988年洛陽LYC公司承擔的國家項目《諧波傳動變速器用柔性軸承的研制》,對神舟號飛船測控系統雷達用四點接觸器轉盤軸承和諧波傳動減速器用柔性深溝球軸承進行了設計、試制、性能檢測及壽命試驗,并成功應用于我國自行研制的神舟1神舟2飛船上。承擔的《高精度薄壁等截面角接觸球軸承LY-7023LY-7024LY-7025的研發》課題研制產品技術指標達到國外薄壁等截面制造一流企業KAYDONRBC同等水平。

  2010年洛陽LYC公司承擔的《重載工業機器人薄壁轉盤軸承的研制》課題,開發為重載焊接工業機器人腰部用四點接觸球薄壁轉盤軸承,并通過了用戶裝機使用。

  2004年,軸研科技承擔了中國機械工業集團有限公司機器人關鍵配套軸承的開發研制項目,完成了薄壁密封四點接觸球軸承和薄壁密封交叉滾子軸承的優化設計方法制訂和系列化產品設計圖冊的編制,并對搬運機器人配套使用的兩種類型典型型號軸承FPXU408-2RZCRB13025-2RS進行了開發研制,與當時國外同類產品相當,初步實現了工業機器人專用軸承的國產化配套。

  近年來,洛陽軸研科技股份有限公司對薄壁軸承的機構特點、剛度、精度、摩擦力矩、預緊和應用等進行了研究,定性分析了薄壁軸承設計要點和軸系支承剛度對軸承變形的影響,為我國工業機器人軸承的開發提供了技術支撐。

  洛陽LYC軸承有限公司針對諧波傳動用柔性軸承的類型、結構特點、材料及熱處理工藝、尺寸公差和旋轉精度、滾動體精度、游隙、檢驗方法進行了深入研究。

  河南科技大學提出了輕量化綠色化長壽命薄壁四點接觸球軸承的結構設計方法,研究了軸承有效壁厚與承載能力、啟動摩擦力矩等關鍵性能指標之間的關系,提出了保證壽命與可靠性的最小壁厚推薦值。

  此外,洛陽一些規模不太大的企業,如東軸軸承等企業,已小批量生產工業機器人軸承多年,產品除供國內工業機器人軸承主機使用,還出口韓國等國家。這些廠家在工業機器人軸承的制造上積累了一些經驗,他們鍥而不舍地堅守在工業機器人軸承領域,難能可貴。

       隨著中國經濟的飛速發展,國內市場對諧波減速器的需求量日益增長,與整機市場日益擴大不相稱的是,很多主要零配件市場并不繁榮,尤其是作為諧波減速器主要組件的高強度配套軸承,國內基本沒有實現批量生產,大部分還需依賴進口。洛陽東軸軸承從2008年開始涉足配套工業機器人行業,并一直傾力鉆研諧波減速器專用交叉滾子軸承領域。依靠十多年來對工業機器人軸承行業的接觸,和國內主要諧波傳動生產單位合作,吸收國外同類產品特點,結合自身優勢,研制出專門為諧波減速器而生的配套軸承。機器人諧波減速器軸承亦屬交叉滾子軸承系列,軸承精度高、運轉靈活、游隙小、誤差小;外形緊湊,軸承自帶有安裝孔,便于客戶直接安裝,適合于各種不同類型諧波減速器。該類軸承約占中國工業機器人軸承市場35%的份額。而且增長很快。

  但是,從總體上看,我國工業機器人軸承的研發不充分,碎片化,工程化不好,研發成果向生產力轉化不好。這些小批量生產工業機器人軸承的企業是利用從進行過工業機器人軸承的大型企業退休下來的技術人員的老底,沒有進行充分的研發和工程化,就直接小批量生產,向主機廠供貨,很多問題知其然,不知其所然。

  我國機器人軸承發展的技術路線應該是:

  (1)充分發揮市場配置資源的基礎性作用,促進工業機器人軸承產業的發展。既要知難而進,攻克機器人軸承的技術制高點,逐步替代進口;又不要一哄而上,造成工業機器人軸承這種高端產品的產能過剩。

  (2)在工業機器人的開發上,已不能因循研發工程化產業化,按部就班的進行,而要走研發、工程化、產業化并聯式發展的路子。要進行研發補課,行業領軍企業的研發機構和相關大學、科研院所要對多年來工業機器人碎片化的研發成果進行梳理、整合和深化,特別要在檢測、檢驗和工業性試驗上下工夫,著力實現工程化。同時,按市場需求,通過實施技術改造項目,形成生產能力,滿足主機行業的配套需求。

  (3)提倡具有工業機器人軸承研發能力和研發基礎的大型企業和有工業機器人軸承小批量生產經驗的中小型企業優勢互補,合作共贏。

  (4)有志于開發工業機器人軸承的企業,應該努力尋求與工業機器人主機企業建立戰略合作關系,并邀請相關大學、科研院所加盟,建立工業機器人軸承協同創新戰略同盟。

  (5)標準化主管部門應組織有關企業(工業機器人軸承供需雙方企業)、大學和科研院所,在認真總結工業機器人軸承的研發工程化產業化的技術積淀和實踐經驗的基礎上,制定并貫徹實施工業機器人軸承系列標準。

 

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