中国制造业的工业机器人热潮持续已近三年,年装机量从3.7万台提升到5.4万台,再到2015年的7.5万台,各世界级主流整机厂商快速布局中国市场,提升本地化能力。国内机器人厂家也加速提升产品的性能与品质,积极参与市场竞争。工业机器人除了在汽车行业的广泛应用外,在电子制造,食品加工,非金属加工,日用消费品和木材加工等行业的需求增长较快。随着工业机器人市场的发展和机器人智能化水平的提高,工业机器人已在众多领域得到了应用。然而,面对日益广泛的市场需求,工业机器人的实际应用情况却远远低于预期,原因引人深思。
实现工业机器人与制造工艺的高效集成,是工业机器人应用取得突破的关键所在。如果以系统化的思维审视工业机器人产品,可以发现其应用能力由三方面决定:运动控制系统、机械设计及核心零部件、末端执行机构。随着自动化技术的发展,无论是运动控制、智能传感、视觉配合,还是基于工业以太网的通信方案,创新应用层出不穷。凭借SCARA机器人、DELTA机器人、7轴机器人和双臂机器人等多种形态,工业机器人可以愈发快速精准地完成各种工艺动作要求。此时,机器“手”的能力,就成为实现高效智能集成的“短板”。
所谓机器“手”,指的是工业机器人的末端执行机构,亦称夹具或抓手,源于机床工具中的工装夹具。通过各类夹具完成工件的装卡,准确确定工件与刀具、机床之间的位置关系,确保加工精度。同时,对于装卡时间、可靠性、更换便捷性等有着综合性要求。在智能制造的大背景下,机器“手”面临特色鲜明的多样性需求,因其汇集机电一体化、液压、气动和传感等多种技术,挑战更为艰巨。工业机器人被寄予推进产业转型的厚望,具备可靠、精密、柔性和智能的工业机器人夹具成为产业发展的必要条件。
速德贸易(上海)有限公司总经理龙飞先生(ZIMMER中国)指出,工业机器人市场已成为中国制造业的焦点,工业机器人应用从汽车制造业拓展到3C、金属加工、家电、食品饮料、新能源和物流等众多行业,取得了良好的应用效果和示范效应。工业机器人被视为中国制造转型升级的关键要素之一,中国市场成为全球机器人厂商的必争之地。结合国内机器人业务的开展模式,系统集成商成为拓展并实施应用的重要角色。然而,我国机器人系统集成商相对起步较晚,行业覆盖有明显的局限性,工艺设计能力不足,标准缺失严重。作为工业机器人夹具的世界级专家,ZIMMER正力求通过每一个成功的项目,向用户传递工业机器人卓越夹持的核心价值。
专注夹持技术 看好中国市场
ZIMMER公司成立于1980年,源于客户需求,开始生产机床加工领域中的导轨锁,1999年,并入SOMMER,2004年开始生产缓冲器产品,除常规油压缓冲器外,还生产空气缓冲器,用于夹具和家具领域。2007年,并购BENZ,扩充了机床主轴和转向头的制造业务,在木工机械领域具有重要影响力。ZIMMER集团旗下的SOMMER品牌专长于机械抓手,在1981年就已经推出了全系列的抓手产品,1994年开始针对客户需求提供定制化服务。截止目前,非标类项目数量已经超过7000个,在欧洲机械加持市场占有重要的市场地位。
工业机器人厂商往往只负责机器人本体的制造与生产,完成机器人的运动控制。而实现工艺需求,需要依赖工业机器人的末端夹具。众多不同行业的项目实施,帮助ZIMMER积累了丰富的应用经验。随着制造业对于生产节拍、复杂工艺和制造柔性等考量标准的日益提升,ZIMMER抓手的专业化价值得以凸显。首先是对可靠性有着严苛的要求,不是“十拿九稳”,而是“万无一失”。此外,机械抓手主要应用于工业机器人末端,而工业机器人的整体负载能力有限,要求末端装置的重量尽可能轻。因此,轻量化成为机械抓手的重要考核指标。除此之外,还有加持力、使用寿命和成本等评价指标。
中国汽车市场的蓬勃发展改变了汽车产业的项目实施方式,以往,诸如一汽大众等行业领先企业,在项目构建时以引进吸收,整线打包的方式为主,留给本地系统集成商和二级供应商的市场空间非常有限。以往,有很多ZIMMER的产品是伴随德国设计与实施的生产线落户中国。近年来汽车市场的爆发性增长,国内的汽车厂家增强项目的本地化采购与实施,而ZIMMER则快速把握市场机会,脚踏实地,伴随着每一个行业项目,一步一个脚印,逐渐获得了中国用户的认可。
2009年,ZIMMER开始在中国设立分公司,积极拓展中国市场。2013年,ZIMMER开始实施集团化运作,在全球范围将市场分为五大区域:德国、中国、欧洲、亚洲和美洲。将中国市场单列,也体现了ZIMMER对中国市场的高度重视和长远预期。ZIMMER中国区总经理龙飞先生强调,做好产品的技术支持是ZIMMER中国的首要任务。一方面,积极参与方案设计,让用户能够得到ZIMMER的直接支持,另一方面,在后期执行上缩短以往由系统集成商负责的维护周期,并针对用户的特定需求,提供适用的产品,避免了只认产品型号的简单更替和非标产品成本浪费。
源于汽车制造,可靠效率并重
工业机器人源于汽车制造业,汽车制造业对于夹具的要求中,可靠性是重中之重,因意外故障造成的计划外停产,对于汽车制造企业而言意味着巨大的经济损失。而效率的提升也将创造显著的收益。因此,汽车制造业一方面走在技术创新的最前沿,另一方面又对所应用的产品与技术有着最为严苛的检测标准。看似简单的夹具产品,其中涉及材料、机械设计、定制加工和工艺设计等多项技术能力,对供应商的考核是全方面的。
ZIMMER夹具主要应用于汽车制造的核心工艺——动力总成,包含机加工、清洗和装配等工序,复杂程度高,精度要求高,生产节拍速度快。ZIMMER夹具用于完成工件的夹取,配合产线实现机床上下料、装配与检测,针对工艺要求,还可完成曲轴定位与翻转等操作。在搬运的过程中实现工件翻转是目前客户的普遍性需求,对夹具提出了更高的要求。以汽车发动机缸体为例,以往在不同加工中心间,需要二次拾取完成翻转动作。通过一次装卡完成拾取、翻转与搬运,显著节省了设备成本,避免二次定位,提高了加工效率。
此外,对于创新性比较强的汽车制造业企业,对工艺开发有新思路,原有设备无法达到新工艺设计的要求。以活塞装配为例,钢密封圈的装配,以往是人工完成,存在划伤工件等意外因素。而通过ZIMMER的行业经验,凭借可靠的产品实现自动化装配,对主机厂提供了有效的支撑。
强化系统集成 拓展行业应用
强化对系统集成商的支持,是ZIMMER开拓中国市场的重中之重。针对重要系统集成商,ZIMMER派遣专门的技术工程师,熟悉其以往的选型方案和案例实施,了解终端客户实际需求的同时,帮助系统集成商了解ZIMMER产品的特点和差异化优势。
ZIMMER中国区总经理龙飞先生一汽西柴装配线为例,介绍了ZIMMER与国内系统集成商携手解决客户困难的成功案例。一汽西柴装配线设计优异,以工业机器人应用显著提升了产线的装配质量与效率。但结合实际工艺需求,在机器人抓手选型上却提出了严峻挑战。工艺要求一台工业机器人同时负责缸体上线和曲轴上线。缸体重量280kg,曲轴重量120kg,要求机器人抓手重量要在100kg以内;完成内装转外装时,机器人抓手重量要在200kg以内;同时,要求严格的安全性,在意外断电断气时,工件不能掉落。最终,ZIMMER凭借产品的轻量化、大负载和突出的安全性,确保了项目的顺利实施,赢得了终端用户的信任与好评。
系统集成商正扮演着越来越重要的角色。ZIMMER力求提供有效的技术支持,积极参与项目的策划与实施方案设计,帮助终端客户提升应用成效。龙飞先生强调,ZIMMER正努力参与强化行业的技术交流,通过小型研讨会和重要的行业展会,传播ZIMMER的成功案例和产品创新,提升其对行业技术创新的敏感度,逐渐赢得终端用户和系统集成商的信任。针对国内3C行业产品与制造设备快速升级换代的典型特征,ZIMMER中国积极开展产品创新,在2015年推出的新品GPP5000系列产品(3000万次抓取免维护)的基础上,推出GPP1000,其免维护抓取次数达到1000万次,在保证电子产品生产可靠性需求的同时,避免了因换代造成的设备投入浪费,适应了电子产品的更新周期,体现了良好的性价比和市场竞争力,而产品原汁原味的德国本土生产,确保了一如既往的卓越品质。
展望2016年,ZIMMER将进一步扩充团队,提升技术设计和支持能力,更好地覆盖全国市场。加强与客户的协作开发,完成基于客户定制需求的专业化设计。ZIMMER产品目前都是由德国本土完成制造生产,在加工和热处理上有特殊的要求。长期来看,ZIMMER中国将提供先从连接件和附件上完整的配套支持,让客户可以更加便捷的使用。除已有的强势领域汽车制造外,ZIMMER中国还将拓展3C、家电和食品饮料等重点行业,积极开展非标定制,逐渐完善产品系列,从卓越夹持开始,助力中国制造业的智能升级。
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在E维智库第12届中国硬科技产业链创新趋势峰会暨百家媒体论坛上,我们有幸见证了一系列关于未来汽车技术的精彩演讲。这些演讲不仅展示了LED照明、射频技术、高性能存储器、端侧AI应用、以及SiC技术在新能源汽车领域的最新进展,还揭示了这些技术如何塑造智能汽车的未来。
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