摘要:伺服電機(jī)與減速器、控制器被認(rèn)為是工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件,也是制約我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。其中,伺服電機(jī)是一種補(bǔ)充馬達(dá)間接變速的裝置,可將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信號(hào),以控制機(jī)器人的具象表現(xiàn),是工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)的“心臟”。本文以工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)的市場現(xiàn)狀和技術(shù)難點(diǎn)為基礎(chǔ),分析了其未來發(fā)展趨勢(shì)。2018年工業(yè)機(jī)器人的總成本中,伺服電機(jī)、減速器和控制器三大核心部件的比例約為70%,分別為22%、32%和12%,伺服電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的地位從技術(shù)和成本上,均為不可或缺的一環(huán),隨著工業(yè)自動(dòng)化和“智能制造”的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷延伸,優(yōu)化伺服電機(jī)技術(shù)的同時(shí),降低成本是增強(qiáng)國產(chǎn)產(chǎn)品競爭力的必然途徑。圖1 工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)及成本占比 (資料來源:公開資料)依托工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用市場增速迅猛在市場上,伺服電機(jī)作為工業(yè)機(jī)器人的配套部件,與工業(yè)機(jī)器人出貨量比例為1:1,根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)數(shù)據(jù)顯示,2018年國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)裝機(jī)量為15.64萬套,市場規(guī)模為23.2億元,近三年的平均復(fù)合增長率為33%,增速迅猛。圖2 2015~2019年國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人控制器市場規(guī)模及預(yù)測(資料來源:金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心)市場競爭激烈國產(chǎn)向上突圍難度大目前,國內(nèi)伺服電機(jī)系統(tǒng)供貨商主要分為歐美系、日系、臺(tái)系和國產(chǎn)品牌四大陣營。其中,日系憑借良好的產(chǎn)品性能與極具競爭...
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伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的工作原理和區(qū)別要了解兩者的區(qū)別,我們需要先對(duì)每一個(gè)對(duì)象都要深入了解一 下。首先了解一下工作原理:步進(jìn)電機(jī)的工作原理是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步-一步運(yùn)行的。可以通過控制發(fā)出脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到控制位移的目的;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的?而伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn) 子是永磁鐵,驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較,調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的分辨率。?第一,步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的控制方式不同,步進(jìn)電機(jī)是通過控制脈沖的個(gè)數(shù)控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度的,一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)步距角,但是沒有反饋信號(hào),電機(jī)不知道具體走到了什么位置,位置精度不夠高。伺服電機(jī)也是通過控制脈沖個(gè)數(shù),伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一 個(gè)角度,都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖,同時(shí)驅(qū)動(dòng)器也會(huì)接收到反饋回來的信號(hào),和伺服電機(jī)接受的脈沖形成比較,這樣系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時(shí)又收了多少脈沖回來,就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)精確的定位,可以達(dá)到0.001mm。?第二,過載能力不同步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以皮爾磁...
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抖抖抖!伺服電機(jī)“中風(fēng)”了怎么辦?在哪幾種情況下會(huì)造成伺服電機(jī)抖動(dòng)?怎樣才能解決這些伺服電機(jī)抖動(dòng)帶來的問題?分別是怎么解決的?例如:加減速時(shí)間設(shè)置得過小,伺服電機(jī)在突然的啟動(dòng)或者停止的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生高慣性抖動(dòng)......分別把加減速時(shí)間調(diào)大可以解決這個(gè)問題。下面精選整理網(wǎng)友對(duì)伺服電機(jī)抖動(dòng)原因進(jìn)行的分析,供大家了解借鑒:觀點(diǎn)一:當(dāng)伺服電機(jī)在零速時(shí)發(fā)生抖動(dòng),應(yīng)該是增益設(shè)高了,可減小增益值。如果啟動(dòng)時(shí)抖動(dòng)一下即報(bào)警停車了,最大可能是電機(jī)相序不正確。觀點(diǎn)二:1、PID增益調(diào)節(jié)過大的時(shí)候,容易引起電機(jī)抖動(dòng),特別是加上D后,尤其嚴(yán)重,所以盡量加大P,減少I,最好不要加D。2、編碼器接線接錯(cuò)的情況下也會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。3、負(fù)載慣量過大,更換更大的電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。4、模擬量輸入口干擾引起抖動(dòng),加磁環(huán)在電機(jī)輸入線和伺服驅(qū)動(dòng)器電源輸入線,讓信號(hào)線遠(yuǎn)離動(dòng)力線。5、還有就是一種旋轉(zhuǎn)編碼器接口電機(jī),接地不好的情況很容易造成震動(dòng)?!∮^點(diǎn)三: ① 伺服配線:a.使用標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力電纜,編碼器電纜,控制電纜,電纜有無破損;b.檢查控制線附近是否存在干擾源,是否與附近的大電流動(dòng)力電纜互相平行或相隔太近;c.檢查接地端子電位是否有發(fā)生變動(dòng),切實(shí)保證接地良好。② 伺服參數(shù):a.伺服增益設(shè)置太大,建議用手動(dòng)或自動(dòng)方式重新調(diào)整伺服參數(shù);b.確認(rèn)速度反饋濾波器時(shí)間常數(shù)的設(shè)置,初始值為0,可嘗試增大設(shè)置值;c.電子齒輪比設(shè)置太大,建議...
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什么是伺服電機(jī)?怎樣控制伺服電機(jī)?|伺服驅(qū)動(dòng)器 伺服控制,即為滿足某種目的,對(duì)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)和對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制的人類活動(dòng)。所謂伺服控制指對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的位置、速度及加速度等變化量的有效控制。這種控制已在各領(lǐng)域得到普及。伺服控制系統(tǒng)則指的是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng)。1、指令部分:動(dòng)作指令信號(hào)的輸出裝置2、驅(qū)動(dòng)部分:接收指令部分的輸出,并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(比如電機(jī))動(dòng)作的裝置3、反饋部分:檢測執(zhí)行結(jié)構(gòu)或者負(fù)載狀態(tài)的裝置4、執(zhí)行機(jī)構(gòu):接收驅(qū)動(dòng)部分的輸出信號(hào)產(chǎn)生轉(zhuǎn)力矩、位置等狀態(tài)二、伺服電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu):三、控制方式一般伺服都有三種控制方式:速度控制方式,轉(zhuǎn)矩控制方式,位置控制方式。1、速度控制速度環(huán)框圖(1)速度制即電機(jī)按照給定的速度指令進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)(2)速度控制的應(yīng)用場合相當(dāng)廣涇用場合有:需要快速響座的連續(xù)調(diào)速系統(tǒng);由上位閉環(huán)的定位系統(tǒng);需要多欄速度進(jìn)行快速切換的系統(tǒng)。(3)通常伺服的速度給定為模擬量,即模擬量幅值的大小決定了給定速度的大小,正負(fù)決定電機(jī)應(yīng)關(guān)系取決于速度指令增益(Pn300)。注意事項(xiàng)(1)速度環(huán)增益Pn102,通常是設(shè)定高一些以使得整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)快一些,電機(jī)剛性也會(huì)增強(qiáng)。但是增益大了可能導(dǎo)致系統(tǒng)振動(dòng)。一般負(fù)載慣量大的場合該參數(shù)設(shè)得大一些。(2)速度環(huán)積分時(shí)間Pn103,它的作用是消除靜差,數(shù)值設(shè)得越大響應(yīng)越慢,到達(dá)指令時(shí)間越長。...
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以低壓直流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件的伺服系統(tǒng)稱為直流伺服系統(tǒng)。因?yàn)榈蛪褐绷魉欧姍C(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速比較容易,尤其是他勵(lì)和水磁直流伺服電機(jī),其機(jī)械特性比較硬,所以直流電機(jī)自 20 世紀(jì) 70年代以來,在數(shù)控機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。 低壓直流伺服電機(jī)的品種很多、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,至今還在不斷出現(xiàn)新品種及新結(jié)構(gòu)。 根據(jù)磁場產(chǎn)生的方式,低壓直流伺服電機(jī)可分為他激式、永磁式、并激式、串激式和復(fù)激式五種。永磁式用氧化體、鋁鎳鉆、稀土鉆等軟磁性材料建立激磁磁場。 在結(jié)構(gòu)上,低壓直流伺服電機(jī)為一般電樞式、無槽電樞式、印刷電樞式、繞線盤式和空心杯電樞式等。為避免電刷換向器的接觸還有無刷直流伺眼電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)控制方式,低壓低壓直流伺服電機(jī)可分為磁場控制方式和電樞控制方式。顯然,永磁直流伺服電機(jī)只能采用電樞控制方式,一般電磁式低壓直流伺服電機(jī)大多也用電樞控制方式。 在數(shù)控機(jī)床中,進(jìn)給系統(tǒng)常用低壓直流飼服電機(jī)主要有以下幾種: 慣性低壓直流伺服電機(jī) 小慣性直流...
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華科星|如何正確調(diào)試伺服電機(jī)?1初始化參數(shù)在接線之前,先初始化參數(shù)。在控制卡上:選好控制方式;將PID參數(shù)清零;讓控制卡上電時(shí)默認(rèn)使能信號(hào)關(guān)閉;將此狀態(tài)保存,確??刂瓶ㄔ俅紊想姇r(shí)即為此狀態(tài)。在伺服電機(jī)上:設(shè)置控制方式;設(shè)置使能由外部控制;編碼器信號(hào)輸出的齒輪比;設(shè)置控制信號(hào)與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系。一般來說,建議使伺服工作中的最大設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)9V的控制電壓。2接線將控制卡斷電,連接控制卡與伺服電機(jī)之間的信號(hào)線。以下的線是必須要接的:控制卡的模擬量輸出線、使能信號(hào)線、伺服輸出的編碼器信號(hào)線。復(fù)查接線沒有錯(cuò)誤后,伺服電機(jī)和控制卡(以及PC)上電。此時(shí)電機(jī)應(yīng)該不動(dòng),而且可以用外力輕松轉(zhuǎn)動(dòng),如果不是這樣,檢查使能信號(hào)的設(shè)置與接線。用外力轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī),檢查控制卡是否可以正確檢測到電機(jī)位置的變化,否則檢查編碼器信號(hào)的接線和設(shè)置。3試方向?qū)τ谝粋€(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),如果反饋信號(hào)的方向不正確,后果肯定是災(zāi)難性的。通過控制卡打開伺服的使能信號(hào)。這是伺服應(yīng)該以一個(gè)較低的速度轉(zhuǎn)動(dòng),這就是傳說中的“零漂”。一般控制卡上都會(huì)有抑制零漂的指令或參數(shù)。使用這個(gè)指令或參數(shù),看電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向是否可以通過這個(gè)指令(參數(shù))控制。如果不能控制,檢查模擬量接線及控制方式的參數(shù)設(shè)置。確認(rèn)給出正數(shù),電機(jī)正轉(zhuǎn),編碼器計(jì)數(shù)增加;給出負(fù)數(shù),電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),編碼器計(jì)數(shù)減小。如果電機(jī)帶有負(fù)載,行程有限,不要采用這種方式。測試不要給過大的電壓,建議在1V...
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48v直流伺服電機(jī)好用嗎|24v直流伺服點(diǎn)擊進(jìn)入直流伺服產(chǎn)品頁面 說到48v直流伺服電機(jī),內(nèi)行人不難聯(lián)想到它的好處,如啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,電機(jī)體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定,容易實(shí)現(xiàn)智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。 直流的伺服電機(jī)免維護(hù)不存在碳刷損耗的情況,效率很高,運(yùn)行溫度低噪音小,電磁輻射很小,長壽命,支持CAN通迅,可用于各種環(huán)境。 48v直流伺服電機(jī)常規(guī)電壓可以有12V,24V,36V,另外可以定制如60V,90v等等的電壓。直流伺服電機(jī)越來越受歡迎是因?yàn)橄啾冉涣魉欧姍C(jī),大功率的伺服電機(jī)也不需要用到很大的電壓,這樣可以省去對(duì)高壓電源設(shè)備的要求,低壓電源也方便快捷很多,在工業(yè)和民用場合都可以適用,而且就算是很大功率的電機(jī),體積也比交流伺服電機(jī)要小很多。盡管相比220V這樣高壓的交流伺服電機(jī),48v直流伺服電機(jī)算是比較低電壓的直流伺服電機(jī)了,但是相比常規(guī)12V,24V等電壓,48V則顯得是比較特殊的電壓了,電壓高電機(jī)成本也自然高,所以能用常規(guī)電壓的直流伺服電機(jī)在價(jià)格上會(huì)優(yōu)惠很多,而且廠家供貨期也短,而特殊電壓的直流伺服電機(jī)則需要時(shí)間來定制了。不過這也只...
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PLC控制器實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理2、掌握帶驅(qū)動(dòng)電源的步進(jìn)電機(jī)的控制方法3、掌握DECO指令實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制的程序二、實(shí)訓(xùn)儀器和設(shè)備1、 PLC控制器一臺(tái)2、兩相四拍帶驅(qū)動(dòng)電源的步進(jìn)電機(jī)一套3、正反切換開關(guān)、起停開關(guān)、增減速開關(guān)各一個(gè)三、步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī),它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移,即給一個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,圖3-1是一個(gè)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)圖。從圖中可以看出,它分成轉(zhuǎn)子和定子兩部分。定子是由硅鋼片疊成,定子上有六個(gè)磁極(大極),每兩個(gè)相對(duì)的磁極(N、S極)組成一對(duì)。共有3對(duì)。每對(duì)磁極都繞有同一繞組,也即形成1相,這樣三對(duì)磁極有3個(gè)繞組,形成三相。可以得出,三相步進(jìn)電機(jī)有3對(duì)磁極、3相繞組;四相步進(jìn)電機(jī)有4對(duì)磁極、四相繞組,依此類推。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來自于電磁力。在電磁力的作用下,轉(zhuǎn)子被強(qiáng)行推動(dòng)到最大磁導(dǎo)率(或者最小磁阻)的位置,如圖3-1(a)所示,定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)齊的位置,并處于平衡狀態(tài)。對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)來說,當(dāng)某一相的磁極處于最大導(dǎo)磁位置時(shí),另外兩相相必處于非最大導(dǎo)磁位置,如圖3-1(b)所示,即定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒不對(duì)齊的位置。把定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)齊的狀態(tài)稱為對(duì)齒,把定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒不對(duì)齊的狀態(tài)稱為錯(cuò)齒。錯(cuò)齒的存在是步進(jìn)電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)的前提條件,所以,在步進(jìn)...
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自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中伺服電機(jī)的選型計(jì)算伺服電機(jī)是自動(dòng)化項(xiàng)目開發(fā)過程中常用的控制電機(jī),在進(jìn)行設(shè)計(jì)選型過程中。需要對(duì)電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行選型計(jì)算,如運(yùn)行速度、轉(zhuǎn)動(dòng)力矩等。以匹配合適大小的電機(jī)。這里就電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算過程進(jìn)行整理如下:1、確定使用的機(jī)械機(jī)構(gòu)形式一般地,常見的結(jié)構(gòu)為滾珠絲桿機(jī)構(gòu)、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪齒條等。在確定機(jī)械機(jī)構(gòu)的形式的過程中,還需要確定機(jī)構(gòu)中滾珠絲桿的長度、導(dǎo)程、帶輪直徑等。以備計(jì)算過程中的使用。幾種機(jī)械結(jié)構(gòu)形式2、確定運(yùn)行過程中的相關(guān)參數(shù)如機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中的加減速時(shí)間,勻速運(yùn)行時(shí)間、移動(dòng)距離等。以方便計(jì)算確定電機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。電機(jī)運(yùn)行速度位置曲線3、計(jì)算負(fù)載慣量和慣量比運(yùn)用一般的慣量計(jì)算方法,確定設(shè)備的負(fù)載慣量;并用選型電機(jī)的慣量除負(fù)載慣量,以計(jì)算慣量比。慣量相當(dāng)于保持一種狀態(tài)所需要立的大小。慣量比是用電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量除以負(fù)載慣量的數(shù)值。電機(jī)使用過程中,依照經(jīng)驗(yàn)值,750W以下的電機(jī)一般為20倍以下、1000W以上的電機(jī)一般為10倍以下。在需要快速響應(yīng)的應(yīng)用場景,應(yīng)選擇更小的慣量比。4、計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速依照機(jī)構(gòu)的移動(dòng)距離、加減速時(shí)間、勻速時(shí)間計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中最主要的是要核算運(yùn)行過程中需要的電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速值。計(jì)算出的最大轉(zhuǎn)速應(yīng)小于或等于選型電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。5、計(jì)算電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩的過程中,需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行核算:1)電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩運(yùn)行過程中電機(jī)所需要的...
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