大規模ロボットレーザー加工の時代が到来
ロボットの誕生とロボット工学の確立と発展は、20世紀の自動制御分野における最も説得力のある成果であり、20世紀における人類の科学技術進歩の大きな成果である。 1959年、世界初の産業用ロボットが誕生しました。 1969 年、ゼネラル モーターズは世界初のロボット スポット溶接加工システムを導入しました。その直後、イタリアのフィアットモーターズと日本の日産自動車がロボットスポット溶接生産ラインを相次いで導入し、産業用ロボットが本格的に参入した。テクノロジーが人工的な製造に取って代わる時代。
ロボットの誕生とロボット工学の確立と発展は、20世紀の自動制御分野における最も説得力のある成果であり、20世紀における人類の科学技術進歩の大きな成果である。 1959年、世界初の産業用ロボットが誕生しました。 1969 年、ゼネラル モーターズは世界初のロボット スポット溶接加工システムを導入しました。その直後、イタリアのフィアットモーターズと日本の日産自動車がロボットスポット溶接生産ラインを相次いで導入し、産業用ロボットが本格的に参入した。テクノロジーが人工的な製造に取って代わる時代。
現在、世界には約 200 万台のロボットが存在し、売上は年率 20% で増加しています。ロボット技術と産業は前例のない発展を遂げています。ロボットの応用分野の継続的な拡大に伴い、ロボットは従来の製造業から人間の作業領域や生活領域に侵入してきました。一方で、需要範囲の拡大に伴い、ロボットの構造や形状の開発も多様化しています。ハイエンドの製造システムは、明らかなバイオニックおよび高度なインテリジェンス特性を備えています。性能が向上し、機能が拡張・向上し続けるにつれて、さまざまなロボットシステムはより高度な知能と人間社会とのより緊密な調和を目指して徐々に発展しています!
現在、多くの生産・組立ロボットを保有している国は主にヨーロッパ、米国、日本、韓国です。 1970 年代から 1980 年代にかけて、産業用ロボットの大規模導入の第一段階が完了し、工業生産の自動化への移行が促進されました。 2008年の金融危機以前は、我が国の工業生産は主に労働集約型の加工産業に依存していました。 2008年、国内の人件費は年々上昇し、労働力に代わって自動工作機械や産業用ロボットが生産ラインに大規模に導入された。以前は、珠江デルタではおもちゃ、電子機器、靴の工場が 10 名を超える従業員を抱えているのが一般的でしたが、今では非常にまれです。同時に、ヨーロッパ、米国、日本、韓国などの先進国は産業オートメーションの発展を止めていません。その代わりに、彼らは産業用ロボットの応用の第二弾を開始した。今回はビッグデータ、マシンビジョン、インターネットなどを組み合わせた知能ロボット技術であるが、我が国の産業用ロボット開発は第1ラウンドを経ずに直接知能ロボット応用の第2ラウンドに入った。
2. ロボットレーザー加工は各生産リンクで独自のプロセスとなっている
工業生産においてロボットを使用する利点は非常に明白です。 24時間365日手作業を代替できるほか、ミスも減らすことができます。特に、高温、高リスク、粉塵、汚染ガスのある一部の環境では、肉体労働を代替し、労働者の健康を改善することができます。優れた保護を提供します。非接触加工プロセスとして、レーザー加工は過去 10 年間で徐々に認知されてきました。加工品質と生産速度が優れているため、さまざまな生産リンクでユニークなプロセスとなっています。ここ数年、機械加工業界はやや低迷しており、レーザー加工装置はプレス、曲げ、切断工作機械やその他の機械装置市場のダークホースとなっており、年間平均成長率は 20% 以上となっています。ミリワットから数十ワットの低出力レーザーはマーキング、彫刻、穴あけ、微細切断などの精密加工に使用でき、数百ワットから数万ワットの高出力レーザーは切断に適しています。大型金属材料の溶接、切断など。修復、その用途は非常に幅広いです。
従来のレーザー加工は平面二次元加工に限定されていました。レーザーを産業用ロボットに組み込み始めたのは 1980 年代後半になってからです。ゼネラルモーターズやボルボなどの自動車会社は早期に導入しました。 1999 年、ドイツの Leis Robotics Company は、初めてロボット アームにレーザー ビーム伝送システムを導入し、最初のアーム内ロボット CO2 レーザー加工システムを統合しました。ロボットの応用により、本来の二次元加工の限界や応用空間を大きく打ち破り、多次元かつ柔軟な加工を実現した軽量ナイフです。
3. ロボットレーザーによる自動車加工が一般的なトレンドになっている
今日の自動車製造業界では、競争がますます激化しており、ハイエンド製品の追求と大衆のニーズに応えるために、継続的に新製品を導入する必要があります。したがって、各品種の数量はますます少なくなり、各品種の製品寿命はますます短くなります。このため、自動車メーカーは自社の可能性を継続的に引き出し、製造技術を向上させ、新製品の試作コストを含む生産コストの削減に努める必要があります。すでに 10 年前、ヨーロッパとアメリカの企業は、自動車板金の製造にロボット レーザー切断機の使用を徐々に推進してきました。
長年にわたり、我が国のロボットレーザー加工技術と装置は、小規模から大規模までゼロから開発プロセスを経て、現在ではかなりの産業規模を形成しています。ロボットレーザー切断は、板金加工、自動車製造、シャーシおよび電気キャビネットの製造、エレベーターの製造、農業機械、造船所、その他の産業分野で広く使用されています。自動車製造業界はハイテクが集積する業界です。レーザーは高度な製造方法です。欧米などの先進工業国では、自動車部品の50～70％がレーザー加工で加工されています。自動車産業におけるレーザー応用 レーザー溶接、レーザー切断を主とし、レーザー切断には平面切断、三次元切断等が含まれます。自動車製造におけるロボットレーザー切断の応用、大規模レーザー加工の時代が到来しています。
5. ロボットによる 3D レーザー切断が新たな流行に
3Dレーザー切断は三次元レーザー切断とも呼ばれます。 ３次元レーザー加工機はロボットレーザー加工機とも呼ばれます。切断方向に制御されず、自由に切断できるレーザー加工システムです。一般的に、3D レーザー切断機は主に切断ヘッド、トラッキング システム、レーザー、ビーム伝送、産業用ロボット システムで構成されています。板厚の異なる金属材料を多角かつ全周柔軟に切断加工できます。
3次元レーザー切断は柔軟性に優れています。通常、1組の金型は1つのワークに対して1つの工程にしか使用できませんが、3次元レーザー切断は任意のワークのどの工程にも使用できます。曲面変更、トリミング、穴加工等、加工品が変更になった場合でも、レーザー切断のオフラインプログラムを変更するだけで済みます。使用する治具が比較的シンプルなため、治具の変更にも便利です。
3次元レーザー溶接技術の利点は徐々に明らかになりつつあります。プロセスが単純なレーザー切断と比較して、レーザー溶接は、ワークの位置決め、適用可能なエネルギー、適用可能な材料、溶接環境、動作システム、治具、ソフトウェアシステムの設計などの要素を考慮する必要があります。そのため、レーザー溶接の適用規模は純粋な切断よりも開発が大きくなります。上で述べたように、2 次元レーザー溶接には明らかな制限があります。ロボットレーザー溶接システムの登場以降、より複雑なレーザー溶接が適用されるようになりました。最もわかりやすいのは、自動車の白ボディ、ルーフ、バックカバーのレーザー溶接で、最も一般的なものです。ご存知のとおり、レーザー溶接は航空機製造において客室底部のステンレス鋼板を接合するためにも使用されます。初期の頃、日用品や電子製品用の小型電池の一部はレーザー溶接で封止されていました。過去 3 年間で、新エネルギー自動車のパワー バッテリー溶接アプリケーションにより、レーザー業界に何十億もの機器のニーズがもたらされました。
6. ロボットレーザー三次元加工の開発状況
2 次元レーザー加工市場が完全に発展したことにより、多くの人が 3 次元加工がレーザー製造の次の注目市場であると考えています。現在の 3 次元レーザー加工アプリケーションには、レーザー切断、レーザー溶接、レーザー穴あけ、その他のシステムが含まれており、これらは大型、三次元、不規則な幾何学的形状のワークピースに対してかけがえのない利点をもたらします。ロボットレーザー加工システムには、ロボット工学、自動制御、レーザーの専門知識の多くの側面が含まれるため、現在市場でこのようなシステムの開発に取り組んでいる企業は、主にこれら 3 つの分野の企業です。
欧米諸国では、これら 3 つの企業間の関係は魚と水のようなものです。技術開発とビジネス協力は非常に密接です。しかし、著者を困惑させているのは、我が国におけるこれら 3 つのタイプの企業間の交流や協力が頻繁ではなく、まれであるように見えることです。国境を越えた共同開発へ。その結果、3次元レーザー加工システムを構築するために、レーザー会社はロボットアームを購入し、ロボット会社はレーザー、光学部品、冷却装置を購入し、自動化機器統合会社はロボットアームだけでなくレーザーや光学部品も購入することになります。そしてみんな自分で開発してください。このようなパターンは実際には 3 次元レーザー加工の促進には役立たない。
現在、多くのレーザー会社がロボットレーザー加工装置を提供していますが、バッチ単位での注文数は明らかではありません。その理由の 1 つは、ロボット レーザー加工装置は一般にカスタマイズ設計の製品であるためです。 1台がワークステーションとなることが多く、処理効率が比較的高い。高いため、一般的な量の生産要件を満たすことができます。さらに、ロボットレーザー加工システム一式の購入コストも高くなります。処理能力が満たされる限り、ユーザーはそれ以上大量購入することはありません。現在レーザー加工を採用している国内の大手自動車メーカーの中には、レーザーロボット加工システムを10台も保有していないところもあるそうです。
7. ロボット市場は2020年に400億米ドルに達する見込み
中国および世界の主要先進国は、ロボット代替の自動化アップグレード段階を迎えています。外国の分析機関は、レーザー切断やレーザー溶接の分野での使用も含む産業用製造ロボット市場について調査分析を実施しました。 2020 年までに市場は 400 億米ドルに拡大すると予測しています。
具体的には、産業用製造ロボットは電子部品、電気部品、機械部品に分類できます。ロボットの主な応用方向は、溶接ロボット（アーク溶接、ガス溶接、レーザー溶接、電気溶接を含む）、物流搬送ロボット（工作機械を含む）、作業、梱包、倉庫保管）、梱包および包装ロボット、切断および研磨に分類できます。ロボット、工場検査ロボット、試験ロボットなど
現在、世界的にロボット産業の第一陣は日本のファナック、安川電機、スイスのABB、ドイツのKUKAである。四大ファミリーはさまざまな技術分野でそれぞれの強みを持っています。 ABBの中核分野は制御システム、KUKAはシステム統合アプリケーションと車体製造、ファナックはCNCシステム、安川電機はサーボモーターとモーションコントローラーを担当しています。世界の「4大ファミリー」はすでに業界のリーダーとして認められています。しかし、私の国のロボット消費市場は巨大です。昨年末までに、我が国の多機能産業用ロボットの輸入量は8万1,300台に達し、従来のリーダー企業の生産能力に大きな課題をもたらしている。これにより、国産産業用ロボットに対する強い需要が国内メーカーに溢れかえり、巨大な市場に刺激されて、国内メーカーは技術の進歩を続け、市場での評判を効果的に蓄積し、継続的に拡大する傾向にあります。 2017年には世界市場シェアの45.4％を占めた。 Xinsong Robot、Topstar (300607)、Eston (002747) などの生産能力拡張プロジェクトは、2018 年と 2019 年に集中的に生産開始されており、爆発的に拡大する国内市場を効率的に獲得すると期待されています。コア技術では4大ファミリーに追いつきつつある。 Riselaser はまた、ロボットとレーザー溶接を組み合わせて、革新的なロボット レーザー溶接システムを提供します。
結論：
産業用ロボットは産業の発展をリードする先端産業です。業界は急速に発展しており、その規模は拡大し続けています。現在、広く普及しているロボットには産業用ロボットだけでなく、サービスロボットや特殊ロボットも含まれています。私たちは業界リソースの統合をさらに促進し、さまざまな社会リソースの力を共同して業界が継続的に技術的進歩を達成することを促進する必要があります。
レーザーと光学システムを産業用ロボットに統合すると、レーザー加工に新しいモードと応用スペースが与えられます。ロボットの多面的な特性とレーザー加工の利点が相互に促進します。ロボットレーザー加工システムを追加するたびに、少なくとも 1 セットのレーザーが必要となり、レーザー光学系の完全なセットがレーザー製品に新たな需要をもたらします。国家計画によると、今後10年間、我が国は鉄道輸送、省エネ機器、新エネルギー車、海洋設備、機械製造、航空宇宙などの主要分野の安定的発展に注力することになっている。これらの産業における製品の製造プロセスでは、そのほとんどが 3 次元、柔軟、効率的かつ高度に自動化された加工技術を必要とし、ロボットレーザー加工はまさにこれらの要件を満たします。
さまざまな部品加工要件の継続的な改善とレーザー技術の継続的な発展により、すべてのレーザー会社、ロボット会社、自動化機器会社が確実に革新し、ニーズを満たすために国内でより優れたより高度なロボットレーザー加工システムを導入することになると私は信じています。製造業のニーズの高まりに伴い、ロボットレーザー加工技術が大規模に導入される時代が到来していると言えます。
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