在過去的十多年間,自動化市場周期性較為明顯,2023年自動化市場規模同比有所下降,行業需求低迷,今年或將到達本輪周期的低谷。
一方面,在宏觀經濟低迷背景下,工業制造業需求疲軟,整體直驅市場規模有所下滑;另一方面,得益于近年來在電子、半導體、光伏、鋰電、激光等行業的廣泛應用,以及對部分伺服應用的替代,直驅產品整體增長率一直普遍高于其他自動化產品。MIR睿工業預測,2024年直驅市場規模將恢復正增長,未來增長率將高于自動化整體市場水平,主要原因有:預計2024年工業景氣水平將有所回升,市場需求逐步回暖;隨著高精度、高速度加工的需求越來越多,直驅產品加速替代伺服產品,未來增長率將高于其他自動化產品。
伺服、驅動等自動化廠商進軍直驅增量市場
面對直驅增量市場,多家國內外伺服、驅動等工業自動化廠商紛紛開始對該市場的布局。為強化與驅控方案整合,2023年5月,匯川技術正式完成對韓國 SBC Linear Co., Ltd.(簡稱“SBC”)的收購,此次收購新增了精密直線導軌產品線。事實上,匯川技術進軍直驅市場的動作并不始于此,2016年公司收購具有日資背景的上海萊恩精密機床附件有限公司(產品包括:精密滾珠絲杠、滾珠花鍵、單軸機器人等),開啟機械傳動業務,助力匯川技術成為領先的精密機械傳動產品及解決方案供應商。
作為直驅電機的核心反饋元件,編碼器對于整個直驅系統的性能和結構起著至關重要的作用。當國內自動化廠商都在外購國外產品的時候,禾川已經較早開始自研光編碼器和磁編碼器以及上游所需的芯片。近期,禾川科技在接受投資者調研調研時,回復稱公司已經掌握光編、磁編、新型感編等三種編碼器技術,其中中空編碼器、微型編碼器和高精度編碼器已經轉化成產品,尤其是磁編在市場上得到廣泛應用。新型的感應編碼器已完成產品化,將會帶來機器人關節的便利化。未來,公司將會在無框力矩電機的基礎上開發組合式產品。
目前禾川磁編碼器最高可達 21 位,光編碼器最高可達 23 位、精度可達±20 角秒,采用差分串行輸出信號,能夠有效防止外部干擾。直驅伺服驅動器主要負責實現對電機的高精度控制效果,隨著近年來國內直驅技術應用市場的迅猛發展,直驅技術解決方案已成為智能制造的重要組成部分。高創傳動在今年初推出的CDHD2S中高壓高性能直線伺服驅動器,實現了中壓-高壓全覆蓋,中壓AC220V、高壓AC380V,具備先進的控制算法,并在CDHD2系列伺服驅動器的基礎上大幅優化性能,提升易用性,功能豐富全面,可適用于高精度、高效益設備。
松下直線伺服驅動器 MINAS A6BL/SL 系列 繼承了A6系列控制基本性能,是高精度且高速動作的直線控制驅動器。產品特色包括:可對應 3 相無鐵芯、帶鐵芯、軸桿馬達、DD 馬達等多種馬達;可搭配的位移傳感器:串行通信增量式/絕對式、A/B/Z 相的位移傳感器;磁極位置檢出:對應有/無磁極位置信號兩種(自動檢出);支持安裝:自動設定磁極、位移傳感器方向、增益等,可實現快捷的調試。
針對電子制造、半導體、精密機床、光伏、鋰電等九大細分場景,雷賽智能最新推出的L8L系列直驅伺服系列同時支持總線控制、485以及脈沖控制方式,搭配的電機類型涵蓋直線電機、DDR馬達、音圈電機等。產品特色包括:3.5K速度環帶寬,配合客戶設備可實現5ms快速整定;龍門同步功能,運用先進的MIMO控制算法,支持柔性和剛性兩種龍門方式,使得雙驅龍門控制同步性更高;超級跟蹤功能,可在CNC機床類應用中,在兩軸或三軸插補運動控制的場合中,實現多軸高速同步,全行程的運行偏差接近零,極大地提高了多軸同步控制的易用性。
在今年4月的慕尼黑上海電子生產設備展上,清能德創攜新一代的全能型直驅伺服驅動器系列CoolDrive D5隆重亮相。D5系列采用快速電流環控制算法,全頻域分析自整定功能,配合直線電機或DD 馬達,可廣泛應用于LDI激光直寫、AOI檢測、精密機床加工、鋰電等行業,支持龍門、誤差補償、位置比較輸出等豐富的外延功能,支持選配豐富的編碼器(TTL、1Vpp、BISS-C等),滿足廣大客戶的各種高性能需求。
繁易直驅伺服產品采用先進的控制算法,專注于直驅電機應用,配有圖形調試向導,簡化調試操作,支持ABZ增量編碼器、UVW霍爾傳感器、Biss-C絕對值編碼器、EnDat絕對值編碼器、多摩川通訊式編碼器、尼康通訊式編碼器等。
新一代柔性輸送線系統
磁懸浮輸送系統,是一種運用直性電機的新方法,使用磁體以無摩擦推進的方式精確控制運動,由磁驅電機模塊、控制系統與環形導軌組合而成的新型智能輸送線。
據了解,磁懸浮輸送系統自2012年以后開始逐步進入中國市場,到2015年在國內初步形成規模。來自行業需求帶動,MIR睿工業報告顯示,2022年國內市場規模達到數億元,同比增長近50%,MIR 預測未來5年磁懸浮輸送市場趨勢向好,將保持高速增長,預計到2025年,該市場有望達到10億元的規模,未來前景值得期待。在工業級應用方面,果栗、博世力士樂等國內外企業掌握磁懸浮技術,并相應地開發磁懸浮輸送系統。
FTS(柔性輸送系統)是博世力士樂在2012年推出的磁懸浮輸送技術,基于反置直線電機原理,高速精準:運動速度可達5m/s,重復定位精度可達±5μm;柔性靈活:支持各種負載 (1 - 1,500kg)小車,可以通過編程,對每個小車進行單獨控制;強適應性:支持高溫,高真空,可在半導體級別無塵車間使用。
果栗科技主力產品是自主研發的磁懸浮智能柔性線,具有高精度,定位精度最高可達10微米級別,整條磁浮模組均為絕對位置模式,重新上電無需回零;高速,可實現2.5m/s的傳輸等產品特性。
整套系統只需配置一臺控制器,能夠支持255米產線及255個動子;動子是容易擴展的無源組件,客戶可以根據產線工藝的要求進行匹配,各種不同規格的動子可以處理從1kg到100kg的各種負載【全磁驅環形線型負載范圍2kg~20kg,接駁型負載范圍2kg~1000kg(對應不同的動子長度)】,動子可實現同步異步控制;定子則取決于產線布局空間,線體越長需要定子越多,用戶可以根據線體的長度選擇使用。