論磁性編碼器與光電編碼器的當下和未來

2021-01-18 直驅與傳動


本文整理自12月20日「2020智能製造&中國運動控制/直驅行業發展高峰論壇——運動控制技術應用分論壇」,浙江禾川科技股份有限公司董事長王項彬的發言,談論了禾川磁編碼器與光編碼器的設計現狀與未來研發追求,供業內人士參考。

浙江禾川科技股份有限公司董事長王項彬



近幾年,磁編碼器從開始的不被行業接受,逐漸成為工業應用中的主流編碼器,從技術角度來看,國內廠家已經實現了全面突破。禾川的磁編碼器已發展到19位,達到了業內最高水平,具有耐震動、耐油汙、耐灰塵等優勢,並得到了大批量市場驗證,穩定可靠。在光編碼器方面,禾川採取的研發策略與磁編碼器相同,即做得更短。禾川的25位光編將解析度做到0.038角秒,精度做到10角秒以內,具有高解析度、速度波動小、低速穩定性、定位精度高等特點。

光編與磁編的主要區別在於精度,光編精度優於磁編,即使是目前最高19位的磁編,在某些應用場合仍達不到行業的精度要求。例如,有軌跡要求的金屬雕刻、快速模切等高精高速高技術要求行業。

當前,編碼器中的一些晶片、關鍵磁及磁頭等重要元器件仍然依賴於進口,這是國內編碼器廠商下階段的主要突破目標。在這樣的情況下,當企業達到批量化生產能力的時候,其主要競爭點就聚集在產品的工藝提升上。例如,禾川的磁編與光編在精度設計上,都採用了一個補正技術,通過在每個一定的區間內添加補正量,對累計精度進行補正,從而大大提升產品的可靠性與穩定性。

在光編的設計工藝追求上,我們也下足了功力。光編的主要應用場合在於技術雕刻,功耗要求比較高,現在禾川已經在開發無電池多圈,用於解決電池能耗問題。針對電機的安裝,100法蘭以下,禾川採用分體式的安裝形式,設計迷宮式的軸承擋油板結構,油脂蒸發自動回到軸承,避免汙染碼盤,影響精度;針對100法蘭以上的電機,採用十字連軸安裝方式,減震緩衝、隔離高溫、防止竄動、防止油汙,具有高可靠性的工藝保障。

當然,在研發的過程中,禾川也碰到很多問題。如,十字連軸研發了近一年半到兩年,大概解決了一百多個問題,看起來很簡單的東西,但是挺複雜的。雖然國內已有幾家公司具備光編批量化生產的技術實力,但在光編工藝追求上的精益求精,仍是禾川接下來要努力的方向

另外,先進的編碼器算法技術,也能有效提升整體伺服驅動器性能。目前,驅動器在國內的發展水平都相當不錯,但是往往馬達、編碼器與驅動器匹配應用的時候,就會影響整體的驅動性能。例如,從前磁編在剛起步發展的時候因性能不夠,就會導致在驅動器的研發上,下更大的功夫來提升整體的驅動性能,其實只要把編碼器位數提高,驅動效果就會更佳。而且,在25位光編上,禾川採用單級NS磁環來解決多圈問題;利用單磁軌的單純圖案,實現小型化的同時確保可靠性;整體技術採用以後,伺服系統的性能就會大大提升。我們也經常討論,從自動化方案整體出發,解決問題會更快,而不是單靠某一個驅動器或者某一個產品去解決問題


從企業的長遠發展來看,開放與協作是最重要的兩條生命線,開放才能在行業裡拔高技術層次,協作才能開疆擴土

無論是驅動器、編碼器、還是馬達等產品,禾川一直在努力地投入研發與設計,目前公司超過200名研發人員,佔員工總數的30%。另外,禾川在工業自動化全套方案規劃中,信息層ERP、MES、UWEB系統等皆為自主研發;經過多年累計,驅動層伺服也將推出諸多新品;在執行層,也投入研發了智能像機。並且當前禾川的工廠已在規劃實現全自動化的生產線,歡迎各位同行前來參觀,一起探討交流,實現技術的共同進步。

對於市場競爭我們也要保持開放的心態。我前身是做OEM(原始設備製造商)和ODM(原始設計製造商)的,近幾年禾川一直在發展OEM,因為感覺市場很大,目前公司合作的OEM,貼牌佔公司30%以上的份額。我認為市場競爭並不是價格的競爭,而是品牌的競爭,品牌的競爭就是服務的競爭,或者是你的勢力範圍內的客戶關係及行業競爭,一步步細分來看,競爭就沒有想像的那麼大,那麼可怕。

近年來,國產品牌企業的精力主要集中在進口替代方面,如果在這個時間段,好機會面前,我們把產品和技術做到接近國際水平,然後用更好的服務及本土化優勢,提高進口替代比例,長期堅持如此發展,其實在實現替代的過程中,品牌自然就形成了,市場份額也就會慢慢提高。

第二個方面就是協作。浙江人做生意一直保持兩個習慣,一是細水長流,只要客戶有需求我們必會提供產品。因為每個廠家都有它的特長和優勢,所以我們希望跟市場上的客戶、供應商、友軍、甚至競爭對手等實現全方位的合作,共同更上一層樓;二就是薄利多銷,以求形成更長遠的合作,賺回的利潤能夠維持下一代的研發就夠了,但是最終的核心是一定要有利潤,沒有利潤,企業就無法生存,技術研發就會停滯不前。未來,禾川期待能與各企業實現互惠互利,共同進步,走向明日的輝煌和成功。

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