多軸機(jī)械手臂行業(yè)現(xiàn)狀

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1、專業(yè)資料多軸機(jī)械手臂行業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研AuthorVersionEmailYanqing.Wang1.0Yanqing.wang@gitech.cnDateModifyContentword完美格式專業(yè)資料目錄第一章伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器31.1伺服電機(jī)31.2反饋設(shè)備41.2.1旋轉(zhuǎn)變壓器51.2.2增量式編碼器51.2.3Sin/Cos編碼器61.2.4絕對(duì)值式編碼器71.3伺服驅(qū)動(dòng)器81.3.1整流電路91.3.2再生制動(dòng)電路91.3.3逆變電路91.3.4主控單元10第二章多軸機(jī)械手臂及驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方案122.1機(jī)械手臂122.2機(jī)械手臂驅(qū)動(dòng)器13word完美格式專業(yè)資料第一章伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器目前伺

2、服電機(jī)主要分為歐系和日系兩大系列，兩種系列的伺服電機(jī)各有其特點(diǎn)，歐系伺服電機(jī)價(jià)格偏貴、質(zhì)量偏重（金屬件多）以及應(yīng)用范圍廣，日系電機(jī)價(jià)格適中、質(zhì)量輕便（有部分為塑料件）以及偏向于常規(guī)應(yīng)用，在市場(chǎng)上形成兩雄并立、互為補(bǔ)充的局面。伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器一般都是同公司的伺服產(chǎn)品配套使用。對(duì)于日系伺服產(chǎn)品，同公司的伺服驅(qū)動(dòng)器只能與該公司的伺服電機(jī)配套使用，無(wú)法與他家的伺服電機(jī)兼容；對(duì)于歐系產(chǎn)品，同公司的伺服驅(qū)動(dòng)器不僅能與該公司的伺服電機(jī)配套使用，也可以與他家的伺服電機(jī)兼容使用，像西門子的伺服驅(qū)動(dòng)器可以與市面上所有的同步以及異步電機(jī)兼容使用，但使用他家的伺服電機(jī)需要對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)做較大的調(diào)整修改，對(duì)使用

3、者的專業(yè)技能要求非常高。在沒(méi)有足夠的伺服技術(shù)儲(chǔ)備的情況下，請(qǐng)盡量遵循同公司伺服產(chǎn)品配套使用這一原則，避免不必要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。因此，在本文中對(duì)伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行討論，以期對(duì)了解伺服工作原理有所幫助。歐系和日系伺服電機(jī)的典型品牌如表格1：表格1典型品牌歐系Siemens（西門子），Kollmorgen（科爾摩根），ABB，施耐德，GE，Bosch（博士力士樂(lè)），ParkerHannifin（派克漢芬尼）日系Panasonic（松下），Mitsubishi（三菱），Yaskawa（安川），F(xiàn)anuc（發(fā)那科），Delta（臺(tái)灣臺(tái)達(dá)為三菱系的仿制品），匯川（國(guó)產(chǎn)品牌）1.1伺服電機(jī)國(guó)內(nèi)的歐系伺服電

4、機(jī)以西門子伺服電機(jī)最為常見(jiàn)，市場(chǎng)占有率最高，相應(yīng)的技術(shù)支持以及售后服務(wù)也最為完善。Kollmorgen伺服電機(jī)為美國(guó)伺服電機(jī)品牌，與NI公司的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品具有最好的兼容性（與西門子伺服產(chǎn)品兼容性較差），在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)也有一定占有率。在高端以及特殊的應(yīng)用場(chǎng)合中，歐系伺服電機(jī)具有良好的性價(jià)比。國(guó)內(nèi)的日系伺服電機(jī)因其價(jià)格低廉，易操作等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)具有相當(dāng)大的市場(chǎng)占有率。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的日系伺服電機(jī)品牌有三菱、松下以及安川word完美格式專業(yè)資料，其操作使用方式基本類似。Figure1伺服電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)伺服電機(jī)的主要組成部分如圖1所示，電機(jī)前端由轉(zhuǎn)子和定子組成，轉(zhuǎn)子由永磁材料制作，電機(jī)后端由編碼器組成。某

5、些特殊的應(yīng)用中，還需要加剎車制動(dòng)器，防止當(dāng)電機(jī)靜止時(shí)負(fù)載拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)和和普通異步電機(jī)的區(qū)別在于轉(zhuǎn)子。異步電機(jī)因其轉(zhuǎn)子需要加勵(lì)磁電壓，所以無(wú)法做到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與磁場(chǎng)變化速度同步，具有轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差的大小是反映電機(jī)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。伺服電機(jī)必須加入三相電（UVW），電壓和頻率由伺服驅(qū)動(dòng)器決定，伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)設(shè)定的位置、速度和扭矩命令通過(guò)PID控制器實(shí)時(shí)調(diào)整電壓以及頻率的大小。目前，伺服電機(jī)的功率已經(jīng)可以做到幾十ＫＷ級(jí)別。選用伺服電機(jī)有以下幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)：l額定扭矩/最大扭矩l額定轉(zhuǎn)速/最大轉(zhuǎn)速l電機(jī)功率l工作溫度范圍1.2反饋設(shè)備高性能的伺服電機(jī)離不開(kāi)高性能的反饋設(shè)備，通過(guò)反饋設(shè)備可得到以下

6、數(shù)據(jù)：?為內(nèi)部/外部位置控制提供位置信息?為放大器提供軸位置?在充當(dāng)?shù)诙幋a器時(shí)的位置信息?停車后的絕對(duì)位置增量式編碼器因其價(jià)格便宜、安裝方便、使用簡(jiǎn)單，能滿足常見(jiàn)的反饋控制需求，故目前市場(chǎng)上絕大部分伺服電機(jī)配備的反饋設(shè)備為增量式編碼器word完美格式專業(yè)資料，對(duì)精度要求高的場(chǎng)合可選用Sin/Cos增量式編碼器；對(duì)絕對(duì)定位要求高的情況下，通常選用絕對(duì)值式編碼器；在超高超低溫度以及其他惡劣的環(huán)境下，旋轉(zhuǎn)變壓器因其無(wú)電子芯片，無(wú)疑是最佳選擇。1.2.1旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器就是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的變壓器。最常見(jiàn)的是無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器有三個(gè)線圈繞組。給定信號(hào)，比如一個(gè)8kHz的正弦波，通過(guò)一個(gè)變壓器連接

7、到設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部分。這使承載給定的線圈與軸旋轉(zhuǎn)在相同的速度。其它兩個(gè)線圈90度相移放置。旋轉(zhuǎn)的線圈在這兩個(gè)線圈上感應(yīng)電壓。輸出信號(hào)送到放大器，通過(guò)這些信號(hào)可以得到轉(zhuǎn)子的速度和位置。經(jīng)常的，旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)被轉(zhuǎn)換成脈沖列，用于外部運(yùn)動(dòng)控制器。也就是說(shuō)，輸出一個(gè)模仿編碼器通道A,B和Z脈沖，讀取編碼器信息。Figure2旋轉(zhuǎn)變壓器原理1.2.2增量式編碼器增量式編碼器基本原理是基于一個(gè)光源，圓盤(pán)，感光單元