伺服電機(jī)技術(shù)助推工業(yè)機(jī)器人換代革新進(jìn)程

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）在工業(yè)機(jī)器人換代革新的進(jìn)程中，伺服電機(jī)的技術(shù)突破在其中起到了至關(guān)重要的助推作用。ABB和安川領(lǐng)先的電機(jī)技術(shù)也是他們?cè)谀荛L(zhǎng)期在全球機(jī)器人市場(chǎng)占據(jù)高額市場(chǎng)份額，被列為“四大家族”的一個(gè)重要原因。

說(shuō)回到國(guó)內(nèi)，在機(jī)器人市場(chǎng)放量的背景下，國(guó)產(chǎn)零部件呈現(xiàn)出強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。伺服系統(tǒng)作為工業(yè)自動(dòng)化的代表產(chǎn)品之一，不僅具有投資少、見(jiàn)效快、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，更是能體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)水平發(fā)展的重要指標(biāo)之一。有部分國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商在核心零部件領(lǐng)域，憑借過(guò)硬的技術(shù)水平從外資龍頭手中搶奪了可觀(guān)的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)供應(yīng)份額。這些廠(chǎng)商又有著哪些獨(dú)到的技術(shù)硬實(shí)力？

雷賽智能

在工業(yè)機(jī)器人配置上，雷賽智能400W和750W的伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)用在市場(chǎng)上較多。當(dāng)然如果機(jī)器人有高速需求，也可以配置1000W的伺服驅(qū)動(dòng)。以普通的三軸機(jī)械臂為例，橫行軸，引拔軸和上下軸配1:9減速機(jī)的用400W交流伺服即可。順便一提，目前5比的減速機(jī)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域越來(lái)越多。

一般機(jī)械臂一個(gè)運(yùn)行周期在6-7s。如果以雷賽L5-750Z-NR電機(jī)ACM8008H2G-B0-D-SS方案來(lái)配置，可以得到以下數(shù)據(jù)：

最高4000rpm的轉(zhuǎn)速，運(yùn)行周期大大降低，對(duì)比同類(lèi)普通產(chǎn)品在效率上有明顯優(yōu)勢(shì)。L5系列伺服17位編碼器在機(jī)械結(jié)構(gòu)正常情況下足夠保證機(jī)械手的定位精度。在運(yùn)動(dòng)停止時(shí)，電機(jī)還帶有減震抑制功能，該功能會(huì)進(jìn)一步高速情況下機(jī)器的定位精度。

另一系列，HSM系列混合伺服電機(jī)，110基座型號(hào)扭矩最大達(dá)到20N·m，高速性能有著過(guò)硬的本事，還內(nèi)置了增量式光電編碼器來(lái)提供位置反饋及速度反饋，克服電機(jī)丟步的問(wèn)題，進(jìn)一步提升加工速度和精度。

雷賽智能伺服條線(xiàn)產(chǎn)品十分豐富，是行業(yè)內(nèi)擁有完整運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品線(xiàn)的少數(shù)企業(yè)之一。在工業(yè)自動(dòng)化這一波大潮中，雷賽也設(shè)立了機(jī)器人行業(yè)細(xì)分產(chǎn)品線(xiàn)來(lái)開(kāi)拓市場(chǎng)，很快應(yīng)該會(huì)有更多的參考案例和應(yīng)用方向。

匯川技術(shù)

匯川不僅做工業(yè)機(jī)器人，核心零部件還自己來(lái)做。匯川目前已經(jīng)面世的伺服電機(jī)有小功率MS1系列，大功率ISMG系列、ESMG系列、MEG20/26/36系列。

MS1系列伺服電機(jī)是匯川新一代高性能小功率伺服電機(jī)。以該系列下H1型號(hào)產(chǎn)品為例，轉(zhuǎn)矩覆蓋0.09-3.18N·m，最高轉(zhuǎn)速均能達(dá)到6000rpm，強(qiáng)動(dòng)力且高性能。短小精悍，是筆者的對(duì)MS1系列的第一印象。

為了做到絕對(duì)定位精度±15角秒以?xún)?nèi)，在這一系列里匯川配置了23bit的單/多圈絕對(duì)值編碼器。同時(shí)內(nèi)置了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償功能，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)＜ 0.5%。

大功率系列在機(jī)器人行業(yè)較為常見(jiàn)的是ISMG 系列。這款產(chǎn)品兩個(gè)主要特征，快速定位和乃震動(dòng)沖擊。這一系列功率覆蓋7.5 kW ~ 80 kW，同樣配置23 位絕對(duì)值編碼器。大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，IP54 防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)、耐沖擊振動(dòng)的編碼器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都可以勝任。

匯川目前主攻SCARA和六軸機(jī)器人，零部件的自主化大大降低了匯川機(jī)器人成本。在核心零部件供應(yīng)上，經(jīng)過(guò)印證的伺服系統(tǒng)應(yīng)該會(huì)在國(guó)產(chǎn)機(jī)器人本體廠(chǎng)商中獲得一席之地。

埃斯頓

埃斯頓是國(guó)內(nèi)少數(shù)具備機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)之一。如果說(shuō)匯川技術(shù)涉及的領(lǐng)域多且雜，那么埃斯頓就是主攻工業(yè)機(jī)器人。

目前埃斯頓有五大類(lèi)通用伺服電機(jī)：EMG、EMB、EMJ、EM3A、EML。

在工業(yè)機(jī)器人上主要應(yīng)用的是EMJ系列。功率覆蓋50W-1.0kW，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4500r/min。雖然該系列沒(méi)有詳細(xì)的參數(shù)評(píng)估，但是該系列峰值轉(zhuǎn)矩理論上能達(dá)到轉(zhuǎn)矩的300%。并且在電機(jī)內(nèi)可選配省線(xiàn)式增量編碼器、17位絕對(duì)值型編碼器、20位增量型編碼器用于精準(zhǔn)的速度控制與反饋。

在機(jī)器選型上以如下方案配置，采用20位編碼器，在高精度高速度情況下運(yùn)行，效率大概在14次/min，也就是單次周期在5s左右。和上述雷塞智能的方案相比相差不多，比市面上多數(shù)機(jī)器人運(yùn)行效率都高。

埃斯頓以成型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)起家，擴(kuò)展到交流伺服系統(tǒng)，然后工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域、逐步拓展下游集成應(yīng)用領(lǐng)域。在伺服技術(shù)積累上不斷通過(guò)自研與并購(gòu)，在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)有著的相當(dāng)?shù)娜a(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)。

小結(jié)

伺服系統(tǒng)作為工業(yè)機(jī)器人核心零部件，如果自主化率無(wú)法提升，那么國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)就無(wú)法真正擺脫外資主導(dǎo)的格局。國(guó)內(nèi)還有不少?gòu)S商也在自主化道路上披荊斬棘。機(jī)器人核心零部件的全國(guó)產(chǎn)化是一定的，只是時(shí)間問(wèn)題而已。

原文標(biāo)題：盤(pán)點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人中的國(guó)產(chǎn)伺服電機(jī)

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