盘点工业机器人中的国产伺服电机(工业机器人伺服电机如何选型)

在工业机器人换代革新的进程中,伺服电机的技术突破在其中起到了至关重要的助推作用。ABB和安川领先的电机技术也是他们在能长期在全球机器人市场占据高额市场份额,被列为“四大家族”的一个重要原因。

说回到国内,在机器人市场放量的背景下,国产零部件呈现出强势增长的态势。伺服系统作为工业自动化的代表产品之一,不仅具有投资少、见效快、节能的优点,更是能体现一个国家工业技术水平发展的重要指标之一。有部分国产厂商在核心零部件领域,凭借过硬的技术水平从外资龙头手中抢夺了可观的工业机器人市场供应份额。这些厂商又有着哪些独到的技术硬实力?

雷赛智能

在工业机器人配置上,雷赛智能400W和750W的伺服驱动电机应用在市场上较多。当然如果机器人有高速需求,也可以配置1000W的伺服驱动。以普通的三轴机械臂为例,横行轴,引拔轴和上下轴配1:9减速机的用400W交流伺服即可。顺便一提,目前5比的减速机在工业机器人领域越来越多。

一般机械臂一个运行周期在6-7s。如果以雷赛L5-750Z-NR电机ACM8008H2G-B0-D-SS方案来配置,可以得到以下数据:

最高4000rpm的转速,运行周期大大降低,对比同类普通产品在效率上有明显优势。L5系列伺服17位编码器在机械结构正常情况下足够保证机械手的定位精度。在运动停止时,电机还带有减震抑制功能,该功能会进一步高速情况下机器的定位精度。

另一系列,HSM系列混合伺服电机,110基座型号扭矩最大达到20N·m,高速性能有着过硬的本事,还内置了增量式光电编码器来提供位置反馈及速度反馈,克服电机丢步的问题,进一步提升加工速度和精度。

雷赛智能伺服条线产品十分丰富,是行业内拥有完整运动控制产品线的少数企业之一。在工业自动化这一波大潮中,雷赛也设立了机器人行业细分产品线来开拓市场,很快应该会有更多的参考案例和应用方向。

汇川技术

汇川不仅做工业机器人,核心零部件还自己来做。汇川目前已经面世的伺服电机有小功率MS1系列,大功率ISMG系列、ESMG系列、MEG20/26/36系列。

MS1系列伺服电机是汇川新一代高性能小功率伺服电机。以该系列下H1型号产品为例,转矩覆盖0.09-3.18N·m,最高转速均能达到6000rpm,强动力且高性能。短小精悍,是笔者的对MS1系列的第一印象。

为了做到绝对定位精度±15角秒以内,在这一系列里汇川配置了23bit的单/多圈绝对值编码器。同时内置了转矩波动补偿功能,实现了转矩波动< 0.5%。

大功率系列在机器人行业较为常见的是ISMG 系列。这款产品两个主要特征,快速定位和乃震动冲击。这一系列功率覆盖7.5 kW ~ 80 kW,同样配置23 位绝对值编码器。大多数工业应用场合,IP54 防护等级设计、耐冲击振动的编码器结构设计都可以胜任。

汇川目前主攻SCARA和六轴机器人,零部件的自主化大大降低了汇川机器人成本。在核心零部件供应上,经过印证的伺服系统应该会在国产机器人本体厂商中获得一席之地。

埃斯顿

埃斯顿是国内少数具备机器人全产业链的企业之一。如果说汇川技术涉及的领域多且杂,那么埃斯顿就是主攻工业机器人。

目前埃斯顿有五大类通用伺服电机:EMG、EMB、EMJ、EM3A、EML。

在工业机器人上主要应用的是EMJ系列。功率覆盖50W-1.0kW,最高转速可达4500r/min。虽然该系列没有详细的参数评估,但是该系列峰值转矩理论上能达到转矩的300%。并且在电机内可选配省线式增量编码器、17位绝对值型编码器、20位增量型编码器用于精准的速度控制与反馈。

在机器选型上以如下方案配置,采用20位编码器,在高精度高速度情况下运行,效率大概在14次/min,也就是单次周期在5s左右。和上述雷塞智能的方案相比相差不多,比市面上多数机器人运行效率都高。

埃斯顿以成型机床数控系统起家,扩展到交流伺服系统,然后工业机器人领域、逐步拓展下游集成应用领域。在伺服技术积累上不断通过自研与并购,在工业机器人领域内有着的相当的全产业链优势。

小结

伺服系统作为工业机器人核心零部件,如果自主化率无法提升,那么国内机器人市场就无法真正摆脱外资主导的格局。国内还有不少厂商也在自主化道路上披荆斩棘。机器人核心零部件的全国产化是一定的,只是时间问题而已。

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