多軸機械手臂行業(yè)現(xiàn)狀

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1、專業(yè)資料多軸機械手臂行業(yè)現(xiàn)狀調研AuthorVersionEmailYanqing.Wang1.0Yanqing.wang@gitech.cnDateModifyContentword完美格式專業(yè)資料目錄第一章伺服電機及驅動器31.1伺服電機31.2反饋設備41.2.1旋轉變壓器51.2.2增量式編碼器51.2.3Sin/Cos編碼器61.2.4絕對值式編碼器71.3伺服驅動器81.3.1整流電路91.3.2再生制動電路91.3.3逆變電路91.3.4主控單元10第二章多軸機械手臂及驅動器設計方案122.1機械手臂122.2機械手臂驅動器13word完美格式專業(yè)資料第一章伺服電機及驅動器目前伺

2、服電機主要分為歐系和日系兩大系列，兩種系列的伺服電機各有其特點，歐系伺服電機價格偏貴、質量偏重（金屬件多）以及應用范圍廣，日系電機價格適中、質量輕便（有部分為塑料件）以及偏向于常規(guī)應用，在市場上形成兩雄并立、互為補充的局面。伺服電機和伺服驅動器一般都是同公司的伺服產品配套使用。對于日系伺服產品，同公司的伺服驅動器只能與該公司的伺服電機配套使用，無法與他家的伺服電機兼容；對于歐系產品，同公司的伺服驅動器不僅能與該公司的伺服電機配套使用，也可以與他家的伺服電機兼容使用，像西門子的伺服驅動器可以與市面上所有的同步以及異步電機兼容使用，但使用他家的伺服電機需要對伺服驅動器的參數(shù)做較大的調整修改，對使用

3、者的專業(yè)技能要求非常高。在沒有足夠的伺服技術儲備的情況下，請盡量遵循同公司伺服產品配套使用這一原則，避免不必要的技術風險。因此，在本文中對伺服電機和伺服驅動器進行討論，以期對了解伺服工作原理有所幫助。歐系和日系伺服電機的典型品牌如表格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），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（臺灣臺達為三菱系的仿制品），匯川（國產品牌）1.1伺服電機國內的歐系伺服電

4、機以西門子伺服電機最為常見，市場占有率最高，相應的技術支持以及售后服務也最為完善。Kollmorgen伺服電機為美國伺服電機品牌，與NI公司的運動控制產品具有最好的兼容性（與西門子伺服產品兼容性較差），在國內的市場也有一定占有率。在高端以及特殊的應用場合中，歐系伺服電機具有良好的性價比。國內的日系伺服電機因其價格低廉，易操作等優(yōu)點，在國內具有相當大的市場占有率。目前市場上常見的日系伺服電機品牌有三菱、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伺服電機內部結構伺服電機的主要組成部分如圖1所示，電機前端由轉子和定子組成，轉子由永磁材料制作，電機后端由編碼器組成。某

5、些特殊的應用中，還需要加剎車制動器，防止當電機靜止時負載拖動電機運動。伺服電機和和普通異步電機的區(qū)別在于轉子。異步電機因其轉子需要加勵磁電壓，所以無法做到轉子旋轉速度與磁場變化速度同步，具有轉差，轉差的大小是反映電機好壞的一個重要指標。伺服電機必須加入三相電（UVW），電壓和頻率由伺服驅動器決定，伺服驅動器根據(jù)設定的位置、速度和扭矩命令通過PID控制器實時調整電壓以及頻率的大小。目前，伺服電機的功率已經可以做到幾十ＫＷ級別。選用伺服電機有以下幾個技術指標：l額定扭矩/最大扭矩l額定轉速/最大轉速l電機功率l工作溫度范圍1.2反饋設備高性能的伺服電機離不開高性能的反饋設備，通過反饋設備可得到以下

6、數(shù)據(jù)：?為內部/外部位置控制提供位置信息?為放大器提供軸位置?在充當?shù)诙幋a器時的位置信息?停車后的絕對位置增量式編碼器因其價格便宜、安裝方便、使用簡單，能滿足常見的反饋控制需求，故目前市場上絕大部分伺服電機配備的反饋設備為增量式編碼器word完美格式專業(yè)資料，對精度要求高的場合可選用Sin/Cos增量式編碼器；對絕對定位要求高的情況下，通常選用絕對值式編碼器；在超高超低溫度以及其他惡劣的環(huán)境下，旋轉變壓器因其無電子芯片，無疑是最佳選擇。1.2.1旋轉變壓器旋轉變壓器就是一個旋轉的變壓器。最常見的是無刷旋轉變壓器。旋轉變壓器有三個線圈繞組。給定信號，比如一個8kHz的正弦波，通過一個變壓器連接

7、到設備的旋轉部分。這使承載給定的線圈與軸旋轉在相同的速度。其它兩個線圈90度相移放置。旋轉的線圈在這兩個線圈上感應電壓。輸出信號送到放大器，通過這些信號可以得到轉子的速度和位置。經常的，旋轉變壓器信號被轉換成脈沖列，用于外部運動控制器。也就是說，輸出一個模仿編碼器通道A,B和Z脈沖，讀取編碼器信息。Figure2旋轉變壓器原理1.2.2增量式編碼器增量式編碼器基本原理是基于一個光源，圓盤，感光單元