工業(yè)機(jī)器人與伺服電機(jī)的共存關(guān)系
時間:2022-01-19 來源:艾而特
伺服電機(jī)一般安裝在機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”處,機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動離不開伺服系統(tǒng),關(guān)節(jié)越多,機(jī)器人的柔性和精準(zhǔn)度越高,所要使用的伺服電機(jī)的數(shù)量就越多。
機(jī)器人對關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的要求非常嚴(yán)格,因而對電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求也很嚴(yán)格,主要有以下幾個方面:
1)快速響應(yīng)性,電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高,快速響應(yīng)性能愈好。
2)起動轉(zhuǎn)矩慣量比大,在驅(qū)動負(fù)載的情況下,要求機(jī)器人的伺服電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩大,轉(zhuǎn)動慣量小。
3)控制特性的連續(xù)性和直線性,隨著控制信號的變化,電機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化,有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號成正比或近似成正比,調(diào)速范圍寬,能使用于1:1000~10000的調(diào)速范圍。
4)體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短,以配合機(jī)器人的體形。
5)能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件,可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行。
另外,由于國產(chǎn)伺服電機(jī)有待升級,導(dǎo)致國產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展困難。國產(chǎn)伺服電機(jī)目前的現(xiàn)狀是,小的不小,大的不大!這個怎么理解呢?小功率伺服電機(jī),小型化不行,普遍偏長,比如輕載機(jī)器人常用的200W和400W伺服電機(jī),目前多摩川的TBL-imini系列伺服微電機(jī)等日系電機(jī)短小精致。
反觀國產(chǎn)伺服,普遍較長,外觀粗糙。這在一些高檔的應(yīng)用上不行,尤其是在輕載6kg左右的桌面型機(jī)器人上,由于機(jī)器人手臂的安裝空間非常狹小,對伺服電機(jī)的長度有嚴(yán)格要求。
其次是信號接插件的可靠性一直飽受詬病。國產(chǎn)伺服需要繼續(xù)改進(jìn),而且接插件的小型化、高密度化也是趨勢,與伺服電機(jī)本體的集成設(shè)計是個很好的做法,目前日系的伺服電機(jī)很多就是這樣設(shè)計的,方便安裝、調(diào)試、更換。
伺服電機(jī)的另一個核心技術(shù)是高精度的編碼器,尤其機(jī)器人上用的多圈絕對值編碼器,嚴(yán)重依賴進(jìn)口。沒有實現(xiàn)國產(chǎn)化,是制約我國高檔伺服系統(tǒng)發(fā)展的很大瓶頸。編碼器的小型化也是伺服電機(jī)小型化繞不過去的核心技術(shù)??v觀日系伺服電機(jī)產(chǎn)品的更迭,都是伴隨著電機(jī)磁路和編碼器的協(xié)同發(fā)展升級!
目前國內(nèi)的伺服電機(jī)OEM廠家根據(jù)市場份額,大多是仿制日系伺服電機(jī)設(shè)計,功率多在3kw以內(nèi),以中小功率為多。而5.5-15kw的中大功率伺服沒有,導(dǎo)致有些設(shè)備上的應(yīng)用,由于沒有一臺大功率的伺服電機(jī)和驅(qū)動配套,而被迫放棄掉整個系統(tǒng)。
總結(jié)下來,日系伺服系統(tǒng)的發(fā)展模式是分層協(xié)同發(fā)展,整體性能優(yōu)異,與日本的機(jī)器人發(fā)展很相似。在中國是做電機(jī)的做電機(jī)、做編碼器的做編碼器、做驅(qū)動的做驅(qū)動,沒有協(xié)同聯(lián)合,導(dǎo)致伺服電機(jī)和驅(qū)動系統(tǒng)整體性能難以做好。
其次是伺服系統(tǒng)缺失基礎(chǔ)性研究,包括絕對值編碼器技術(shù)、高端電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)、生產(chǎn)工藝的突破、性能指標(biāo)的實用性驗證和考核標(biāo)準(zhǔn)的制定。這些都需要機(jī)器人行業(yè)的核心零部件企業(yè)去完善。