Ⅰ 当今世界数控技术的发展趋势有哪些
1、数控技术逐渐趋向高速化发展[2]
随着高速加工技术的普及.数控机床在运行方面的速度也在不断提高,经调查,车床主轴的转速在几年前是3000—4000r/min,近年来已经发展到8000—10000r/rain,提高了一倍之多。而且在速度提高的同时.还注重加速度的提高.重力加速度由过去的0.5G提高到了如今的1.5-2.0G,提高了三到四倍左右。
2、五轴联动加工和复合加工机床快速发展[3]
采用五轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅粗糙度低,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台五轴联动机床的效率可以等于2台三轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比三轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了五轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现,使得实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小,因此促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。
3、高柔性化
柔性是指数控设备适应加工对象变化的能力。数控机床发展至今,对加工对象的变化有很强的适应能力,并在提高单机柔性化的同时,朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。在数控机床上增加不同容量的刀具库和自动换刀机械手,增加第二主轴和交换工作台装置,或配以工业机器人和自动运输小车,以组成新的加工中心、柔性制造单元(FMC)或柔性制造系统(FMS)。如出现了PLC控制的可调组合机床,数控多轴加工中心,换刀换箱式加工中心,数控三坐标动力单元等具有柔性的高效加工设备和介于传统自动线与FMS之间的柔性制造线(FTL)。
4、生产系统智能化
生产系统智能化是制造技术的发展方向由于市场多变和用户个性化要求增多,很多工业产品都是多品种、小批量生产模式,即使是大批量和平的汽车工业,也要经常变换型号。因此,制造商为降低生产成本,对机床的柔性、自动化程度要求越来越高。
5、绿色制造更加普及
在EM02005展会上,与机床配套的环保产品很多,各类冷却润滑剂都有绿色标记,空气、油雾、烟雾等滤清装置性能改进,过滤效果更好。干切削工艺得到推广,展会上演示干切的也不少。总之是制造系统的环保要求日趋严格,环保技术和环保产品增多。
6、数控系统开放化
长期以来,数控系统都是在专有设计的基础上完成的,是一种封闭式的系统。这种封闭体系结构已经不能适应现代化生产的变革,不适应未来车间面向任务和定单的生产模式。因此,开放式数控系统应运而生。开放式数控系统具有模块化、标准化、平台无关性、可二次开发、适应网络操作等特点,它面向机床厂家和最终用户,使其可以自由地选择数控装置、驱动装置、伺服电机等数控系统的各个构成要素,并可方便地将自己的技术诀窍和特殊应用集成到控制系统中,快速组成不同品种、不同档次的数控系统。目前开放式数控技术的研究和开发方兴未艾,已成为数控机床不可逆转的发展趋势。美国、欧洲、日本都在进行开放式数控技术的研究,并制定出各自的开放式体系结构。但由于技术等方面的限制,要在短期内完全实现这种理想的开放式体系结构,还有不少困难。目前开放式数控的一个具体表现就是发展基于PC的数控系统,也就是第6代数控系统。以PC为平台的数控可共享PC迅猛发展的众多成果,为数控系统的标准化、模块化和开放化奠定了硬件基础。数控系统的PC化正成为开放式数控系统一个潮流,代表了数控技术发展的主要方向。
7、小型化
蓬勃发展的机电一体化技术对CNC装置提出了小型化的要求,以便将机、电装置揉合为~体。目前许多CNC装置采用最新的大规模集成电路(LSI),新型TFT彩色液晶薄型显示器和表卣安装技术,实现三维立体装配,消除了整个控制逻辑机架。如同本FUNAC的18i$N2li系列CNC装置采用高密度352球门阵列(BGA)、专用LSISH多品片模块(MCM)微处理器技术,两项产品都是一个单电路卡,安装在乎板显示器背后,整个CNC装置缩小成一块控制板。这类CNC装置将控制器尺寸缩小了75%,成功地把具有8轴控制功能的CNC印刷电路板凝缩为只有一张名片火小,并把它安装在液品显示器的背面,成为世界上最薄的CNC控制器。
8、机床产品的模块化发展更加突出
为满足用户日益增多的个性化要求,各制造厂把产品的模块化设计作为一个有效措施。在EM02005展会上的许多产品都呈现模块化档势。机床的许多功能部件也已经标准化,甚至Magerle公司的磨削中心也是模块结构,可按具体工件的磨削工艺过程扩装相应部件,准确重构一台适用的磨床。机床的模块化昭示着可重构生产系统有了坚实基础,必将得到快速发展。
Ⅱ 浅谈数控系统的发展趋势
浅析数控技术的发展趋势
字数:3069 字号:大 中 小
【摘要】:随着计算机业的快速发展,数控技术也发生了根本性的变革,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术,文章结合国内外情况,分析了数控技术的发展趋势。
【关键词】:数控技术; 趋势; 智能
中图分类号:TP6 文献标识码:B 文章编号:1002-6908(2008)0710037-01
1. 引言
数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的,是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础,是现代机床装备的灵魂和核心,有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。
2. 国内外数控系统的发展概况
随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来,我国的数控系统为传统的封闭式体系结构,CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定,加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节,整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量,因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见,传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构,限制了CNC向多变量智能化控制发展,己不适应日益复杂的制造过程,因此,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
3. 数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看,主要有如下几个方面:
3.1 高精度、高速度的发展趋势
尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势,但是科学技术的发展是没有止境的,高精度、高速度的内涵也在不断变化,目前正在向着精度和速度的极限发展。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
3.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。
3.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
目前许多国家对开放式数控系统进行研究,数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
4. 结束语
随着人们对数控技术重视,它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势,另外数控技术的正不断走向集成化,并行化,仍有广阔的发展空间。
参考文献
[1] 王立新. 浅谈数控技术的发展趋势[J]. 赤峰学院学报. 2007.
[2] 董淳. 数控系统技术发展的新趋势[J]. 可编程控制器与工厂自动化. 2006.
[3] 张亚力. 简述数控发展的新趋势[J]. 国土资源高等职业教育研究. 2005.
[4] 陈芳. 数控技术的发展和途径[J]. 科技资讯. 2008.
谈数控技术发展趋势的分析
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数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。
一、数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面。
1、高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。
2、5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。
3、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
二、我国数控技术发展水平分析
1、数控技术主要成绩
纵观我国数控技术近50年的发展历程,总体来看取得了以下成绩。
a.奠定了数控技术发展的基础,基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术,其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础,部分技术已商品化、产业化。
b.初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上,建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。
c.建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。
虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步,但我们也要清醒地认识到,我国高端数控技术的研究开发,尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快,但横向比(与国外对比)不仅技术水平有差距,在某些方面发展速度也有差距,即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。2、我国数控技术发展水平
从国际上来看,对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。
a.技术水平上,与国外先进水平大约落后10~15年,在高精尖技术方面则更大。
b.产业化水平上,市场占有率低,品种覆盖率小,还没有形成规模生产;功能部件专业化生产水平及成套能力较低;外观质量相对差;可靠性不高,商品化程度不足;国产数控系统尚未建立自己的品牌效应,用户信心不足。
c.可持续发展的能力上,对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱;数控技术应用领域拓展力度不强;相关标准规范的研究、制定滞后。
3、原因分析
分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。
a.认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足;对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足;对我国数控技术应用水平及能力分析不够。
b.体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多,从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少;没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。
c.机制方面。不良机制造成人才流失,又制约了技术及技术路线创新、产品创新,且制约了规划的有效实施,往往规划理想,实施困难。
d.技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强,核心技术的工程化能力不强。机床标准落后,水平较低,数控系统新标准研究不够。
三、我国数控技术发展的战略思考
1、战略考虑
我国是制造大国,在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移,即要掌握先进制造核心技术,否则在新一轮国际产业结构调整中,我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价,交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”,而非掌握核心技术的制造中心的地位,这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。
我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题,首先从社会安全看,因为制造业是我国就业人口最多的行业,制造业发展不仅可提高人民的生活水平,而且还可缓解我国就业的压力,保障社会的稳定;其次从国防安全看,西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质,对我国实现禁运和限制,“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。
2、发展策略
从我国基本国情的角度出发,以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向,以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标,用系统的方法,选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容,实现制造装备业的跨跃式发展。
强调市场需求为导向,即以数控终端产品为主,以整机(如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等)带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件(数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等)的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品;没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品;当然,没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。
在高精尖装备研发方面,要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合,以“做得出、用得上、卖得掉”为目标,按国家意志实施攻关,以解决国家之急需。
在竞争前数控技术方面,强调创新,强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品,为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。
Ⅲ 数控机床的发展
数控机床的发展经历了五代:
第一代:1952年 ,电子管控制;
第二代:1959年,出现版了晶体管控制的权“加工中心”;
第三代:1965年,出现了小规模集成电路,使数控系统的可靠性得到了进一步的提高;
第四代:1967年以计算机作为控制单元的数控制系统,柔性制造系统。
第五代:1970年,美国英特尔开发使用了微处理器。
Ⅳ 伺服系统的发展趋势
现代交流伺服系统,经历了从模拟到数字化的转变,数字控制环已经无处不在,比如换相、电流、速度和位置控制;采用新型功率半导体器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服专用模块也不足为奇。国际厂商伺服产品每5 年就会换代,新的功率器件或模块每2~2.5年就会更新一次,新的软件算法则日新月异,总之产品生命周期越来越短。总结国内外伺服厂家的技术路线和产品路线,结合市场需求的变化,可以看到以下一些最新发展趋势:
高效率化:尽管这方面的工作早就在进行,但是仍需要继续加强。主要包括电机本身的高效率比如永磁材料性能的改进和更好的磁铁安装结构设计,也包括驱动系统的高效率化,包括逆变器驱动电路的优化,加减速运动的优化,再生制动和能量反馈以及更好的冷却方式等。
直接驱动:直接驱动包括采用盘式电机的转台伺服驱动和采用直线电机的线性伺服驱动,由于消除了中间传递误差,从而实现了高速化和高定位精度。直线电机容易改变形状的特点可以使采用线性直线机构的各种装置实现小型化和轻量化。
高速、高精、高性能化:采用更高精度的编码器(每转百万脉冲级),更高采样精度和数据位数、速度更快的DSP,无齿槽效应的高性能旋转电机、直线电机,以及应用自适应、人工智能等各种现代控制策略,不断将伺服系统的指标提高。
一体化和集成化:电动机、反馈、控制、驱动、通讯的纵向一体化成为当前小功率伺服系统的一个发展方向。有时我们称这种集成了驱动和通讯的电机叫智能化电机(Smart Motor),有时我们把集成了运动控制和通讯的驱动器叫智能化伺服驱动器。电机、驱动和控制的集成使三者从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体。但是这种方式面临更大的技术挑战(如可靠性)和工程师使用习惯的挑战,因此很难成为主流,在整个伺服市场中是一个很小的有特色的部分。
通用化:通用型驱动器配置有大量的参数和丰富的菜单功能,便于用户在不改变硬件配置的条件下,方便地设置成V/F 控制、无速度传感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交流伺服电动机控制及再生单元等五种工作方式,适用于各种场合,可以驱动不同类型的电机,比如异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、步进电机,也可以适应不同的传感器类型甚至无位置传感器。可以使用电机本身配置的反馈构成半闭环控制系统,也可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度全闭环控制系统。
智能化:现代交流伺服驱动器都具备参数记忆、故障自诊断和分析功能,绝大多数进口驱动器都具备负载惯量测定和自动增益调整功能,有的可以自动辨识电机的参数,自动测定编码器零位,有些则能自动进行振动抑止。将电子齿轮、电子凸轮、同步跟踪、插补运动等控制功能和驱动结合在一起,对于伺服用户来说,则提供了更好的体验。
网络化和模块化:将现场总线和工业以太网技术、甚至无线网络技术集成到伺服驱动器当中,已经成为欧洲和美国厂商的常用做法。现代工业局域网发展的重要方向和各种总线标准竞争的焦点就是如何适应高性能运动控制对数据传输实时性、可靠性、同步性的要求。随着国内对大规模分布式控制装置的需求上升,高档数控系统的开发成功,网络化数字伺服的开发已经成为当务之急。模块化不仅指伺服驱动模块、电源模块、再生制动模块、通讯模块之间的组合方式,而且指伺服驱动器内部软件和硬件的模块化和可重用。
从故障诊断到预测性维护:随着机器安全标准的不断发展,传统的故障诊断和保护技术(问题发生的时候判断原因并采取措施避免故障扩大化)已经落伍,最新的产品嵌入了预测性维护技术,使得人们可以通过Internet及时了解重要技术参数的动态趋势,并采取预防性措施。比如:关注电流的升高,负载变化时评估尖峰电流,外壳或铁芯温度升高时监视温度传感器,以及对电流波形发生的任何畸变保持警惕。
专用化和多样化:虽然市场上存在通用化的伺服产品系列,但是为某种特定应用场合专门设计制造的伺服系统比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形状、不同表面粘接结构(SPM)和嵌入式永磁(IPM)转子结构的电机出现,分割式铁芯结构工艺在日本的使用使永磁无刷伺服电机的生产实现了高效率、大批量和自动化,并引起国内厂家的研究。
小型化和大型化:无论是永磁无刷伺服电机还是步进电机都积极向更小的尺寸发展,比如20,28,35mm 外径;同时也在发展更大功率和尺寸的机种,已经看到500KW永磁伺服电机的出现,体现了向两极化发展的倾向。
发展方向:随着生产力不断发展,要求伺服系统向高精度、高速度、大功率方向发展。
1、充分利用迅速发展的电子和计算机技术,采用数字式伺服系统,利用微机实现调节控制,增强软件控制功能,排除模拟电路的非线性误差和调整误差以及温度漂移等因素的影响,这可大大提高伺服系统的性能,并为实现最优控制、自适应控制创造条件;
2、开发高精度、快速检测元件;
3、开发高性能的伺服电机(执行元件)。交流伺服电机的变速比已达1∶10000,使用日益增多。无刷电机因无电刷和换向片零部件,加速性能要比直流伺服电机高两倍,维护也较方便,常用于高速数控机床。
Ⅳ 简述数控装置和伺服系统的功能
数控装置:数控头(显示器)
储存器(
储存数据的)
伺服系统:伺服电机是补助功能.
Ⅵ 伺服系统的发展走势
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作为数控机床的重要功能部件,伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高,近年来发展了多种伺服驱动技术。可以预见,随着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展,具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业关注的热点,并成为伺服系统的发展方向。
(1)交流化
伺服技术将继续迅速地由DC伺服系统转向AC伺服系统。从目前国际市场的情况看,几乎所有的新产品都是AC伺服系统。在工业发达国家,AC伺服电机的市场占有率已超过80% 。国内生产AC伺服电机的厂家也越来越多,正逐步超过生产DC伺服电机的厂家。可以预见,在不远的将来,除了在某些微型电机领域之外,AC伺服电机将完全取代DC伺服电机。
(2)全数字化
采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机(DSP)的伺服控制单元将全面代替以模拟电子器件为主的伺服控制单元,从而实现完全数字化的伺服系统。全数字化的实现,将原有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制,从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法(如:最优控制、人工智能、模糊控制、神经元网络等)成为可能。
(3)采用新型电力电子半导体器件
目前,伺服控制系统的输出器件多采用开关频率很高的新型功率半导体器件,主要有大功率晶体管(GTR)、功率场效应管(MOSFET)和绝缘门极晶体管(IGBT)等。这些先进器件的应用显著降低了伺服单元输出回路的功耗,提高了系统的响应速度,降低了运行噪声。尤其是,最新型的伺服控制系统已开始使用一种把控制电路功能和大功率电子开关器件集成在一起的新型模块,称为智能控制功率模块(Intelligent Power Mod—ules,简称IPM)。这种器件将输人隔离、能耗制动、过温、过压、过流保护及故障诊断等功能全部集成于一个不大的模块中。其输入逻辑电平与TTL信号完全兼容,与微处理器的输出可直接接口。它的应用显著地简化了伺服单元的设计,并实现了伺服系统的小型化和微型化。
(4)高度集成化
新的伺服系统产品改变了将伺服系统划分为速度伺服单元与位置伺服单元2个模块的做法,代之以单一、高度集成化、多功能的控制单元。同一个控制单元,只要通过软件设置系统参数就可改变其性能,既可以使用电机本身配置的传感器构成半闭环调节系统,又可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度的全闭环调节系统。高度的集成化还显著缩小了整个控制系统的体积,使伺服系统的安装与调试工作都得到简化。
(5)智能化
智能化是当前一切工业控制设备的流行趋势,伺服驱动系统作为一种高级的工业控制装置也不例外。最新数字化的伺服控制单元通常都设计为智能型产品,其智能化特点表现在:① 都具有参数记忆功能。系统的所有运行参数都可通过人机对话的方式由软件来设置,保存在伺服单元内部,通过通信接口,这些参数甚至可以在运行途中由上位计算机加以修改,应用方便;② 都具有故障自诊断与分析功能。无论什么时候,只要系统出现故障,就会将故障类型及可能引起故障的原因通过用户界面清楚地显示出来,这就简化了维修与调试的复杂性;③有的伺服系统还具有参数自整定的功能。众所周知,闭环调节系统的参数整定是保证系统性能指标的重要环节,也是需要耗费较多时间与精力的工作。带有自整定功能的伺服单元可通过几次试运行,自动将系统的参数整定出来,并自动实现其最优化。对于使用伺服单元的用户来说,这是新型伺服系统最具吸引力的特点之一。
(6)模块化和网络化
在国外,以工业局域网技术为基础的工厂自动化(Factory Automation,简称FA)工程技术在近lO年来得到了长足发展,并显示出良好的发展势头。为适应这一发展趋势,最新的伺服系统都配置了标准的串行通信接口(如RS一232C或RS一422接口等)和专用的局域网接口。这些接口的设置显著增强了伺服单元与其它控制设备问的互联能力,从而,与CNC系统问的连接也变得简单,只需1根电缆或光缆就可将数台,甚至数十台伺服单元与上位计算机连接为整个数控系统。也可通过串行接口与可编程控制器(PLC)的数控模块相连
Ⅶ 数控系统与数控机床技术发展趋势是什么
一、数控系统发展趋势
从1952年美国麻省理工学院研制出首台试验性数控系统,到现在已走过了46年历程。数控系统由当初的电子管式起步,经历了以下几个发展阶段:
分立式晶体管式--小规模集成电路式--大规模集成电路式--小型计算机式--超大规模集成电路--微机式的数控系统。到80年代,总体发展趋势是:数控装置由NC向CNC发展;广泛采用32位CPU组成多微处理器系统;提高系统的集成度,缩小体积,采用模块化结构,便于裁剪、扩展和功能升级,满足不同类型数控机床的需要;驱动装置向交流、数字化方向发展;CNC装置向人工智能化方向发展;采用新型的自动编程系统;增强通信功能;数控系统可靠性不断提高。总之,数控机床技术不断发展,功能越来越完善,使用越来越方便,可靠性越来越高,性能价格比也越来越高。到1990年,全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约13万台套。国外数控系统技术发展的总体发展趋势是:
1、新一代数控系统采用开放式体系结构
进入90年代以来,由于计算机技术的飞速发展,推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,并向智能化、网络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统,如美国科学制造中心(NCMS)与*共同领导的“下一代工作站/机床控制器体系结构”NGC,欧共体的“自动化系统中开放式体系结构”OSACA,日本的OSEC计划等。开发研究成果已得到应用,如Cincinnati-Milacron公司从1995年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的A2100系统。开放式体系结构可以大量采用通用微机的先进技术,如多媒体技术,实现声控自动编程、图形扫描自动编程等。数控系统继续向高集成度方向发展,每个芯片上可以集成更多个晶体管,使系统体积更小,更加小型化、微型化。可靠性大大提高。利用多CPU的优势,实现故障自动排除;增强通信功能,提高进线、联网能力。开放式体系结构的新一代数控系统,其硬件、软件和总线规范都是对外开放的,由于有充足的软、硬件资源可供利用,不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持,而且也为用户的二次开发带来极大方便,促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用,既可通过升档或剪裁构成各种档次的数控系统,又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统,开发生产周期大大缩短。这种数控系统可随CPU升级而升级,结构上不必变动。
2、新一代数控系统控制性能大大提高
数控系统在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展,数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理,不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能,而且人机界面极为友好,并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置,能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电机驱动系统已实用化。
总之,新一代数控系统技术水平大大提高,促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展,使柔性自动化加工技术水平不断提高。
二、数控机床发展趋势
为了满足市场和科学技术发展的需要,为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求,当前,世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面:
1、高速、高效、高精度、高可靠性
要提高加工效率,首先必须提高切削和进给速度,同时,还要缩短加工时间;要确保加工质量,必须提高机床部件运动轨迹的精度,而可靠性则是上述目标的基本保证。为此,必须要有高性能的数控装置作保证。
(1)高速、高效
机床向高速化方向发展,可充分发挥现代刀具材料的性能,不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本,而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。
新一代数控机床(含加工中心)只有通过高速化大幅度缩短切削工时才可能进一步提高其生产率。超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关。90年代以来,欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床,加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电主轴,转速15000-100000r/min)、高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60~120m/min,切削进给速度高达60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破,达到了新的技术水平。随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具,大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统(含监控系统)和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决,应不失时机地开发应用新一代高速数控机床。
依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理,由于采用了新型刀具,车削和铣削的切削速度已达到5000米~8000米/分以上;主轴转数在30000转/分(有的高达10万转/分)以上;工作台的移动速度:(进给速度),在分辨率为1微米时,在100米/分(有的到200米/分)以上,在分辨率为0.1微米时,在24米/分以上;自动换刀速度在1秒以内;小线段插补进给速度达到12米/分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展,高速直线电机的推广应用,开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快,模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。
(2)高精度
从精密加工发展到超精密加工(特高精度加工),是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级,乃至纳米级(<10nm),其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削(车、铣)、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工(三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等)。随着现代科学技术的发展,对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现,更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺,发展新型超精密加工机床,完善现代超精密加工技术,以适应现代科技的发展。
当前,机械加工高精度的要求如下:普通的加工精度提高了一倍,达到5微米;精密加工精度提高了两个数量级,超精密加工精度进入纳米级(0.001微米),主轴回转精度要求达到0.01~0.05微米,加工圆度为0.1微米,加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。
精密化是为了适应高新技术发展的需要,也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性,减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高,机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要,近10多年来,普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm,精密级加工中心的加工精度则从±3~5μm,提高到±1~1.5μm。
(3)高可靠性
是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上,但也不是可靠性越高越好,仍然是适度可靠,因为是商品,受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言,如果要求在16小时内连续正常工作,无故障率P(t)=99%以上的话,则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。MTBF大于3000小时,对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了,我们只对一台数控机床而言,如主机与数控系统的失效率之比为10:1的话(数控的可靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时,而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。
当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上,驱动装置达30000小时以上。
2、模块化、智能化、柔性化和集成化
(1)模块化、专门化与个性化
机床结构模块化,数控功能专门化,机床性能价格比显著提高并加快优化。为了适应数控机床多品种、小批量的特点,机床结构模块化,数控功能专门化,机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。
(2)智能化
智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:
--为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如自适应控制,工艺参数自动生成;
--为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;
--简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程,智能化的人机界面等;
--智能诊断、智能监控方面的内容,方便系统的诊断及维修等。
(3)柔性化和集成化
数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是:从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展,另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段,是各国制造业发展的主流趋势,是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提,以易于联网和集成为目标;注重加强单元技术的开拓、完善;CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展;数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联结,向信息集成方向发展;网络系统向开放、集成和智能化方向发展。
Ⅷ 数控系统与伺服系统什么关系,是平行关系还是伺服包含在数控里面
主从关系,伺服系统包含在数控系统里面。
数控系统(也称CNC系统)版由数控程序、权输入装置、输出装置、计算机数控装置(CNC装置)、可编程逻辑控制器(PLC)、主轴驱动装置和进给(伺服)驱动装置(包括检测装置)等组成。
Ⅸ 交流伺服系统的发展方向
现代交流伺服系统,经历了从模拟到数字化的转变,数字控制环已经无处不在,比如换相、电流、速度和位置控制;采用新型功率半导体器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服专用模块(比如IR推出的伺服控制专用引擎)也不足为奇。国际厂商伺服产品每5年就会换代,新的功率器件或模块每2~2.5年就会更新一次,新的软件算法则日新月异,总之产品生命周期越来越短。总结国内外伺服厂家的技术路线和产品路线,结合市场需求的变化,可以看到以下一些最新发展趋势。
· 尽管这方面的工作早就在进行,但是仍需要继续加强。主要包括电机本身的高效率比如永磁材料性能的改进和更好的磁铁安装结构设计,也包括驱动系统的高效率化,包括逆变器驱动电路的优化,加减速运动的优化,再生制动和能量反馈以及更好的冷却方式等。
· 直接驱动包括采用盘式电机的转台伺服驱动和采用直线电机的线性伺服驱动,由于消除了中间传递误差,从而实现了高速化和高定位精度。直线电机容易改变形状的特点可以使采用线性直线机构的各种装置实现小型化和轻量化。
· 采用更高精度的编码器(每转百万脉冲级),更高采样精度和数据位数、速度更快的DSP,无齿槽效应的高性能旋转电机、直线电机,以及应用自适应、人工智能等各种现代控制策略,不断将伺服系统的指标提高。
· 电动机、反馈、控制、驱动、通讯的纵向一体化成为当前小功率伺服系统的一个发展方向。有时我们称这种集成了驱动和通讯的电机叫智能化电机(Smart Motor),有时我们把集成了运动控制和通讯的驱动器叫智能化伺服驱动器。电机、驱动和控制的集成使三者从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体。但是这种方式面临更大的技术挑战(如可靠性)和工程师使用习惯的挑战,因此很难成为主流,在整个伺服市场中是一个很小的有特色的部分。
· 通用型驱动器配置有大量的参数和丰富的菜单功能,便于用户在不改变硬件配置的条件下,方便地设置成V/F控制、无速度传感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交流伺服电动机控制及再生单元等五种工作方式,适用于各种场合,可以驱动不同类型的电机,比如异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、步进电机,也可以适应不同的传感器类型甚至无位置传感器。可以使用电机本身配置的反馈构成半闭环控制系统,也可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度全闭环控制系统。
· 现代交流伺服驱动器都具备参数记忆、故障自诊断和分析功能,绝大多数进口驱动器都具备负载惯量测定和自动增益调整功能,有的可以自动辨识电机的参数,自动测定编码器零位,有些则能自动进行振动抑止。将电子齿轮、电子凸轮、同步跟踪、插补运动等控制功能和驱动结合在一起,对于伺服用户来说,则提供了更好的体验。
· 随着机器安全标准的不断发展,传统的故障诊断和保护技术(问题发生的时候判断原因并采取措施避免故障扩大化)已经落伍,最新的产品嵌入了预测性维护技术,使得人们可以通过Internet及时了解重要技术参数的动态趋势,并采取预防性措施。比如:关注电流的升高,负载变化时评估尖峰电流,外壳或铁芯温度升高时监视温度传感器,以及对电流波形发生的任何畸变保持警惕。
· 随着机器安全标准的不断发展,传统的故障诊断和保护技术(问题发生的时候判断原因并采取措施避免故障扩大化)已经落伍,最新的产品嵌入了预测性维护技术,使得人们可以通过Internet及时了解重要技术参数的动态趋势,并采取预防性措施。比如:关注电流的升高,负载变化时评估尖峰电流,外壳或铁芯温度升高时监视温度传感器,以及对电流波形发生的任何畸变保持警惕。
· 虽然市场上存在通用化的伺服产品系列,但是为某种特定应用场合专门设计制造的伺服系统比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形状、不同表面粘接结构(SPM)和嵌入式永磁(IPM)转子结构的电机出现,分割式铁芯结构工艺在日本的使用使永磁无刷伺服电机的生产实现了高效率、大批量和自动化,并引起国内厂家的研究。
· 无论是永磁无刷伺服电机还是步进电机都积极向更小的尺寸发展,比如20,28,35mm外径;同时也在发展更大功率和尺寸的机种,已经看到500kW永磁伺服电机的出现。体现了向两极化发展的倾向。
· 根据ARC 2001年的报告,当年全球伺服驱动的市场规模是20.67亿美元,01年到06年的复合增长率在7%以上,预计全球伺服系统的市场规模在2006年会达到29亿美金左右(这个预测包括了交流伺服和步进电机)。现在回过头来看,恐怕已经不止这个数据,这中间经历了911等因素造成的02、03年的市场衰退和04年之后的恢复性增长。预计未来几年增长率会有所提高。
国内交流伺服的市场规模2006年估计在20亿人民币左右,市场规模近3年一直保持了大于25%的年复合增长率,在所有自动化产品中当属发展最快之列。而且随着世界制造业加速向中国转移,国产数控装备在国家政策的扶持下快速向高性能、高附加值发展,国产交流伺服系统的性价比快速提高,交流伺服系统的市场会继续保持快速增长的势头,预计从2007到2010年,年平均增长率会维持在20%以上。但是平均单价也将随着竞争加剧不断下降,每年大约下降10%。
中国伺服产品的用户区域主要分布在华东、华南和华北,其中华东市场(上海、江浙和山东)占45%,以广东为主的华南和以京津为主的华北各为15%左右。华中和东北大约是10%。华东市场是伺服最大的消费市场,而且这个趋势会持续下去。
伺服驱动厂商面临用户和OEM厂家不断变化的需求的挑战,伺服驱动器的上位机可以是CNC系统、通用运动控制器和PLC,还有各种嵌入式控制器,他们必须不断推出多样化的产品,满足所有运动控制领域的要求。从功率范围上,当前100W~2000W是主流,大约占整个伺服市场的70%,而10kW以下的品种占到90%。在转速范围上,大约50%的用户需要3000rpm以内的电机,另外40%需要3000~6000转,不到10%的人需要10000rpm或以上转速的电机。
分析当前国内用户的购买因素,占前三位的是稳定可靠性、价格和服务。这也说明目前国内交流伺服市场还处在较低级的阶段,对性能和功能的充分利用没有摆在重要位置。从长远来看,伺服厂商的关键成功因素应该是产品的性价比、可靠性、技术含量、以及市场份额和品牌影响力。 国内交流伺服市场当前品牌竞争情况和10多年前的变频器市场非常类似。当时进口(主要是日本富士和三肯)产品占据了90%以上的市场份额,经过10年的奋斗,国产变频器已经占据了中低端市场,在整个市场份额上与进口产品二分天下,并涌现了利德华福、森兰等一批有实力、也有技术的厂商,其中利德华福在大功率变频器细分市场上取得绝对的领先优势。
目前,国外品牌占据了中国交流伺服市场85%左右的份额,他们来自日本、德国和美国,日该品牌有安川、发那克(Fanuc)、三菱电机、松下、三洋、富士等;美国有罗克维尔(Rockwell Automation)、达那赫(Danaher)、帕克(Parker)等;德国有西门子(Siemens)、博世力士乐(Bosch Rexroth)、施奈德(Schneider)等。其中,日该品牌以良好的性能价格比和较高的可靠性占据了超过50%的最大市场份额,在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势,而且本地化生产的策略进一步增加了在价格和快速交货方面的筹码;欧美品牌在高端设备和生产线上比较有竞争力,其市场策略是高性能、高价格,以全套自动化解决方案作为卖点,总的市场占有率大约在35%,最近这些高端品牌也不断寻找本地合作伙伴力图打入中低端市场,并不甘心被日该品牌挤压市场空间。
最近2、3年来自台湾的伺服厂商在国内设厂,并加大了市场推广的力度,主要是台达和东元,其技术水平和价格水平都居于进口中端产品和国产品牌之间,在竞争中主要突出性价比优势,对国产品牌带来了新的竞争压力,市场占有率从几年前的微不足道提高到大约5%。
中国国内的品牌主要有和利时电机、华中数控、广数、兰州电机等,最近出现了南京埃斯顿、上海鄂尔多斯等厂家,粗略计算,宣称推出交流伺服产品的国产厂家不下20个。其中和利时电机面向整个自动化产业机械市场提供步进、无刷、伺服等系列产品,在技术上和品牌上有一定优势;华中数控、广数和兰电等主要集中在数控机床行业,伴随着这几年数控行业的大发展,他们的出货量也保持了快速增长,积累了相对较强的实力;国产品牌产品功率范围多在5kW以内,技术路线上与日系产品接近,目前总市场占有率在10%左右。
展望未来,随着伺服价格的不断下降、交流伺服的市场接受度不断上升,中低端市场有非常大的增长空间,因此本土厂商仍将有很大作为;同时台湾、日本厂商也将在整个市场的扩大中获益,欧美品牌的市场占有率将逐渐下降,但仍将保持很高的毛利水平。
根据机械工业研究院产业与市场研究所05年做的市场调查,目前国内市场上覆盖面最广的10个品牌分别是:西门子、三菱、安川、兰电、松下、Fanuc、华中数控、ABB、和利时电机和AB(属于Rockwell Automation)。其中西门子和三菱品牌覆盖率在30%以上,AB在3.7%,其他品牌均在10~20%之间。调查显示国产企业比如和利时电机、华中数控、兰州电机等企业,经过多年的研发推广,在这个市场中做的有声有色,在产品覆盖面上占有一席之地,但是国产品牌的客户忠诚度和影响力明显不如进口品牌。用户选择进口品牌和国产品牌的比例为大约4:1,国产品牌没有进入用户首选品牌的前5名。虽然和利时电机和华中数控分列未来需求品牌的第6位和第7位,但是面临日本和台湾产品本地化生产之后日益激烈的竞争,中小功率通用伺服产品价格持续下降,利润率越来越低。国产品牌不仅在产品的性能、质量与品种上都有所欠缺,在技术储备、生产能力和资本实力上的巨大差距更不是一两天可以弥补。国产品牌要想突围,除了需要耐心和持续投入之外,还需要在竞争策略方面走差异化路线。总之,中国品牌厂商同时面临巨大的挑战和发展机会,任重而道远。 国际交流伺服市场处于恢复性增长状态,而国内市场在未来3~5年仍将维持高速增长。
国外运动控制厂商通过购并和联盟迅速扩大自己的实力,谋求一站式解决方案提供商的地位,比如Danaher自从1995年以来连续收购了超过40家运动控制厂商,包括我们非常熟悉的一些品牌,如Kollmorgen,API,Pacific Scientific,Superior Electric,Dover,NEAT,Thomson,Giddings & Lewis,Warner Motion,InMotion,Bautz,Micron和Siedel等。Parker也按照相同的思路在扩展,最近的例子是收购了Bayside,而Schneider收购了Berger Lahr。许多新生的小企业具备独特的技术或其他核心能力,也会找到属于自己的生存空间,并因此得到更多投资。
国际范围内,政府和国际标准的不断发展给伺服产业带来深远影响,比如美国的能源法案EPactⅡ对电机系统能效的规定,美国的UL、NEC(NFPA)标准对安全的规定,欧盟的RoHS、WEEE和CE标准对环保和安全的规定等。
交流伺服系统的市场范围不断扩大,越来越多取代机械传动、液压和气动传动系统;交流伺服不断取代直流伺服的市场份额,导致直流伺服在整个伺服市场的占有率从目前的不到15%每年大约下降0.5%;同时交流伺服成本和尺寸不断缩小,也在蚕食高端步进电机的市场,但是步进电机本身也在不断提高自己的竞争能力,不断延伸市场空间,因此在收到冲击的同时市场也在扩大,只是速度可能不如交流伺服这么快而已。
我们相信,在中国交流伺服市场发展的过程中,一定会出现强势的国产品牌,国际厂商也必然从中获益;在诸强博弈中让广大客户受益,最终促进整个行业的成熟。