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2020 - 09 - 04
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专注机器人领域,国产伺服崭露头角

发布时间: 2019-07-11
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伺服电动机也称为执行电动机,在控制系统中用作执行元件,将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度,以驱动控制对象。最大的特点是有控制电压时转子立即旋转,无控制电压时转子立即停转。转轴转向和转速是由控制电压的方向和大小决定。

伺服电机作为工业机器人的“肌肉”,是工业机器人最核心的部件之一。伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可以将电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

 伺服产品.png

图表来源:公开资料整理

制造业转型升级,提升伺服电机空间

近年来,以伺服电机为代表的运动控制产品市场呈现上涨态势。主要原因在于随着人口红利消失,我国制造业企业开始从粗放型生产转向精细化生产,企业自身需要提高工厂自动化,以提升企业效率。工厂自动化改造与自动化生产线应用对自动化设备的需求不断释放,使得伺服系统需求随之上升。

伺服电机作为控制系统中的执行元件,是影响机器人工作性能的主要因素之一。工业机器人专用伺服驱动系统已经有五十多年的发展历史,特别是随着近年电力电子技术、电机永磁材料技术、控制总线技术的发展,伺服驱动器在处理速度、响应速度、控制精度等各方面得到了较大的提升。

伺服电机用于驱动机器人的关节,要求是要有最大功率质量比和扭矩惯量比、高启动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电动机,尤其是要求快速响应时,伺服电动机必须具有较高的可靠性,并且有较大的短时过载能力。

目前,高启动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛的应用。

伺服电机产品广泛用于机械、冶金、电力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、科研试验等领域。我国市场需求巨大,随着各行业,如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等,对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求不断提高,这些领域对交流伺服电机的需求将迅猛增长,交流伺服将逐步替代原有直流有刷伺服电机和步进电机。

国产伺服开始崭露头角

当前,伺服技术已经成为工业自动化的支撑技术之一,但国内竞争却是愈来愈激烈,已经进入到了百家争鸣的时代。虽然国产伺服电机在市场上的比重比较低,在技术与性能上与国外品牌有较大的差距,并且产品质量与稳定性也不能同国外品牌同日而语,但近几年国产品牌伺服电机的发展也很迅速,伺服电机自主配套能力已现雏形,获得了一定的市场认可。许多国产产品技术上与日系产品接近,涌现出深圳众为兴等20余家较大规模的伺服电机品牌。

伺服产品数据.png 

深圳众为兴技术股份有限公司成立于2002年,中国领先的运动控制解决方案提供商,建立了运动控制、电机驱动、数控应用和工业机器人四大产品体系。

众为兴QXM系列高性能脉冲型伺服驱动器融入了当前世界前沿伺服控制技术,其优良的驱动性能达到国际领先水平。扩展性能优异、快速响应、精准定位、振动抑制、自动参数设计、可编程、操作便利、饱和极限提速、电子凸轮、龙门同步、捕捉比较等功能特点,广泛应用于点胶、机床、机器人、封装、印刷、切割、贴片、横织、植毛、弹簧、雕刻、焊接等领域。

未来发展方向和趋势预测

伺服电机未来发展利好,越来越朝着高效率化、智能化、一体化和集成化、网络化和模块化、专用化和多样化、小型化和大型化、高速高精和高功用化方向发展。

高效率化

虽然高效化一向都是伺服系统首要的打开课题,但是仍需求继续加强。首要包括电机本身的高效率:比如永磁材料功用的改进和非常好的磁铁设备结构计划;也包括驱动系统的高效率化:包括逆变器驱动电路的优化,加减速运动的优化,再生制动和能量反响以及非常好的冷却方法等。

高速、高精、高功用化

选用更高精度的编码器,更高采样精度和数据位数、速度更快的DSP,无齿槽效应的高功用旋转电机、直线电机,以及运用自习气、人工智能等各种现代控制战略,不断将伺服系统的基础方针进步。

一体化和集成化

电动机、反响、控制、驱动、通讯的纵向一体化成为当时小功率伺服系统的一个打开方向。有时我们称这种集成了驱动和通讯的电机叫智能化电机,有时我们把集成了运动控制和通讯的驱动器叫智能化伺服驱动器。电机、驱动和控制的集成使三者从计划、制造到运转、维护都更紧密地融为一体。但是这种方法面临更大的技术应战和工程师运用习气的应战,因此很难成为干流,在悉数伺服商场中是一个很小的有特征的部分。

通用化

通用型驱动器配备有很多的参数和丰盛的菜单功用,便于用户在不改动硬件配备的条件下,方便地设置成V/F控制、无速度传感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交流伺服电动机控制及再生单元等五种作业方法,适用于各种场合,可以驱动不一样类型的电机,比如异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、步进电机,也可以习气不一样的传感器类型甚至无方位传感器。可以运用电机本身配备的反响构成半闭环控制系统,也可以通过接口与外部的方位或速度或力矩传感器构成高精度全闭环控制系统。

智能化

现代交流伺服驱动器都具有参数回想、毛病自确诊和分析功用,绝大多数进口驱动器都具有负载惯量测定和自动增益调整功用,有的可以自动辨识电机的参数,自动测定编码器零位,有些则能自动进行振动遏止。将电子齿轮、电子凸轮、同步盯梢、插补运动等控制功用和驱动联络在一起,关于伺服用户来说,则提供了非常

小结

机器人的工作表现受伺服电机影响极大,因而精密伺服电机的关键性能指标永远都是先进性比较的首要因素。在国内机器人技术的自主研发方面,我国还需加大对关键技术的投入和研发,提高零部件自给率,整合现有研发资源,尽快形成一批技术研发实验室、工程中心、企业技术中心、整机及关键零部件检测中心等,同时,培育自主知识产权品牌,将国内工业机器人产业做大做强,以迎接更大的市场。

(本文转自传动网,有删节)

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