华科星电气

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  • 2018-12-12
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  • 2018-12-03
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  • 发表了主题帖: 工业机器人常用电机驱动系统的分类与要求

    机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力,直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。 对工业机器人关节驱动的电动机,要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、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和稳定性,并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 一、机器人对关节驱动电机的主要要求 1、快速性电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好,一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。 2、起动转矩惯量比大在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电动机的起动转矩大,转动惯量小。 3、控制特性的连续性和直线性随着控制信号的变化,电动机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。 4、调速范围宽能使用于1:1000~10000的调速范围。 5、体积小、质量小、轴向尺寸短 6、能经受得起苛刻的运行条件可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受过载。 目前,由于高起动转矩、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应用,一般负载1000N(相当100kgf)以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机,步进电动机和DC伺服电动机。其中,交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均采用位置闭环控制,一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向,无换向火花,在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1~10kW。 二、机器人驱动系统中所采用的电动机 工业机器人驱动系统所采用的电机大致可细分为以下几种: 1、交流伺服电动机包括同步型交流伺服电动机及反应式步进电动机等。 2、直流伺服电动机包括小惯量永磁直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机、大惯量永磁直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机。 3、步进电动机包括永磁感应步进电动机。 速度传感器多采用测速发电机和旋转变压器;位置传感器多用光电码盘和旋转变压器。近年来,国外机器人制造厂家已经在使用一种集光电码盘及旋转变压器功能为一体的混合式光电位置传感器,伺服电动机可与位置及速度检测器、制动器、减速机构组成伺服电动机驱动单元。 机器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大。 三、常用的减速机构 1、RV减速机构;2、谐波减速机械;3、摆线针轮减速机构;4、行星齿轮减速机械;5、无侧隙减速机构;6、蜗轮减速机构;7、滚珠丝杠机构;8、金属带/齿形减速机构;9、球减速机构。 工业机器人电动机驱动原理如图所示: 工业机器人电动伺服系统的一般结构为三个闭环控制,即电流环、速度环和位置环。 目前国外许多电动机生产厂家均开发出与交流伺服电动机相适配的驱动产品,用户根据自己所需功能侧重不同而选择不同的伺服控制方式,一般情况下,交流伺服驱动器,可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现以下功能:1、位置控制方式;2、速度控制方式;3、转矩控制方式;4、位置、速度混合方式;5、位置、转矩混合方式;6、速度、转矩混合方式;7、转矩限制;8、位置偏差过大报警;9、速度PID参数设置;10、速度及加速度前馈参数设置;11、零漂补偿参数设置;12、加减速时间设置等。 四、驱动器种类 1、直流伺服电动机驱动器直流伺服电动机驱动器多采用脉宽调制(PWM)伺服驱动器,通过改变脉冲宽度来改变加在电动机电枢两端的平均电压,从而改变电动机的转速。 PWM伺服驱动器具有调速范围宽、低速特性好、响应快、效率高、过载能力强等特点,在工业机器人中常作为直流伺服电动机驱动器。 2、同步式交流伺服电动机驱动器同直流伺服电动机驱动系统相比,同步式交流伺服电动机驱动器具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等优点,在工业机器人中得到广泛应用。 同步式交流伺服电动机驱动器通常采用电流型脉宽调制(PWM)相逆变器和具有电流环为内环、速度环为外环的多闭环控制系统,以实现对三相永磁同步伺服电动机的电流控制。根据其工作原理、驱动电流波形和控制方式的不同,它又可分为两种伺服系统: (1)矩形波电流驱动的永磁交流伺服系统。(2)正弦波电流驱动的永磁交流伺服系统。 采用矩形波电流驱动的永磁交流伺服电动机称为无刷直流伺服电动机,采用正弦波电流驱动的永磁交流伺服电动机称为无刷交流伺服电动机。 3、步进电动机驱动器步进电动机是将电脉冲信号变换为相应的角位移或直线位移的元件,它的角位移和线位移量与脉冲数成正比。转速或线速度与脉冲频率成正比。在负载能力的范围内,这些关系不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化,误差不长期积累,步进电动机驱动系统可以在较宽的范围内,通过改变脉冲频率来调速,实现快速起动、正反转制动。作为一种开环数字控制系统,在小型机器人中得到较广泛的应用。但由于其存在过载能力差、调速范围相对较小、低速运动有脉动、不平衡等缺点,一般只应用于小型或简易型机器人中。 4、直接驱动所谓直接驱动(DD)系统,就是电动机与其所驱动的负载直接耦合在一起,中间不存在任何减速机构。 同传统的电动机伺服驱动相比,DD驱动减少了减速机构,从而减少了系统传动过程中减速机构所产生的间隙和松动,极大地提高了机器人的精度,同时也减少了由于减速机构的摩擦及传送转矩脉动所造成的机器人控制精度降低。而DD驱动由于具有上述优点,所以机械刚性好,可以高速高精度动作,且具有部件少、结构简单、容易维修、可靠性高等特点,在高精度、高速工业机器人应用中越来越引起人们的重视。 作为DD驱动技术的关键环节是DD电动机及其驱动器。它应具有以下特性:(1)输出转矩大:为传统驱动方式中伺服电动机输出转矩的50~100倍。(2)转矩脉动小: DD电动机的转矩脉动可抑制在输出转矩的5%~10%以内。(3)效率:与采用合理阻抗匹配的电动机(传统驱动方式下)相比,DD电动机是在功率转换较差的使用条件下工作的。因此,负载越大,越倾向于选用较大的电动机。 目前,DD电动机主要分为变磁阻型和变磁阻混合型,有以下两种结构型式:(1)双定子结构变磁阻型DD电动机;(2)中央定子型结构的变磁阻混合型DD电动机。 5、特种驱动器(1)压电驱动器众所周知,利用压电元件的电或电致伸缩现象已制造出应变式加速度传感器和超声波传感器,压电驱动器利用电场能把几微米到几百微米的位移控制在高于微米级大的力,所以压电驱动器一般用于特殊用途的微型机器人系统中。 (2)超声波电动机 (3)真空电动机用于超洁净环境下工作的真空机器人,例如用于搬运半导体硅片的超真空机器人等。 深圳市华科星电气有限公司

  • 2018-11-26
  • 发表了日志: 富士伺服电机使用中的这些问题,不容忽视

  • 2018-11-23
  • 发表了主题帖: 11例子教你学会处理伺服电机抖动问题

    一、伺服电机启动不起来而且噪声大振动大是什么原因?答:1、 脱开载荷;2、 用手盘动,确认灵活、无异常; 3、 空载启动实验; 4、 检查负载情况。 先看看是不是动平衡出了问题,这是电流声音,其次看电机轴承,最后是伺服驱动器参数,多数是轴承松懈或坏。 二、交流伺服电机在运行中会出现抖动的现象,问题需怎样 此内容由EEWORLD论坛网友华科星电气原创,如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处 解决?答:1.指检查不到遥控套准的实际值。2.指不能传送正常值。 3.指不能检查当前所选单元的状态。 4.指伺服电机当前的运行状态不能被确认。 5.指伺服电机位置电位计不在调整的范围内。 抖动是不正常的吧,可能是由于导轨不顺畅,或者电源不足。把功率调一下,调小点。 三、怎样解决伺服电机在定位点突然停止引起负载的抖动问题呢?答:可以试一下用有加减速脉冲输出指令来做,突然停止引起负载的抖动是转动惯性与减速力矩矛盾的体现,能想办法减轻但不能彻底消除。最有效的办法是到定位点之前给一段时间逐渐减速。这个要从2方面来解决。根本的,伺服的性能与现场调试;PLC发脉冲。 四、用PLC发送脉冲控制伺服电机,当没有发送脉冲时,有时电机有微小的抖动,怎么办?答:1、伺服参数要调整好,主要是:惯量大小,刚性,2、有的还需要调整位置比例,积分,微分 五、用程序步进电机速启动时,会有抖动声无法启动,用伺服电机能解决这种问题?答:跟程序关系不大,应是电机转动惯量不够导致,建议换大点的步进或者伺服,伺服可以过载。 六、伺服电机快速有抖动什么原因?答:1、伺服配线: a.使用标准动力电缆,编码器电缆,控制电缆,电缆有无破损; b.检查控制线附近是否存在干扰源,是否与附近的大电流动力电缆互相平行或相隔太近; c.检查接地端子电位是否有发生变动,切实保证接地良好。 2、伺服参数: a.伺服增益设置太大,建议用手动或自动方式重新调整伺服参数;b.确认速度反馈滤波器时间常数的设置,初始值为0,可尝试增大设置值; c.电子齿轮比设置太大,建议恢复到出厂设置; d.伺服系统和机械系统的共振,尝试调整陷波滤波器频率以及幅值。 3、机械系统: a.连接电机轴和设备系统的联轴器发生偏移,安装螺钉未拧紧; b.滑轮或齿轮的咬合不良也会导致负载转矩变动,尝试空载运行,如果空载运行时正常则检查机械系统的结合部分是否有异常; c.确认负载惯量,力矩以及转速是否过大,尝试空载运行,如果空载运行正常,则减轻负载或更换更大容量的驱动器和电机。 七、伺服电机叫,而且围绕一点来回震荡是怎么回事?答:来回调整速度环和位置环增益试试。我碰到这种情况是因为速度环增益太低,积分因子也比较低造成的。降低驱动器上的位置增益。 目前位置环增益是自动模式,而且最近是想增加位置环增益改善滞留脉冲的影响。那就增加速度环增益试试,不过可能更糟,改个大点儿的电机试试。使用伺服监控软件如何调好伺服的增益? 如何看曲线来分析系统的响应?如果参数调好了,在伺服快定位结束的时候会不会一定会发生超程,这时有微小的振动呢?2号参数的第四位是机械共振频率设置,尽量提高它,应该会有所改善,除非选型不合适,负载的转动惯量远远大于电机转子的转动惯量。一般振荡多是积分作用过强,调节时还可以适当加大位置环比例增益。 八、AB伺服电机发烫,抖动,怎么处理?答:AB伺服电机的加速度减速度都在1万以上,电机有发烫现象(其他几台正常的都基本没有温度),电机是垂直安装,下降距离很短,停止时跳动很厉害,像有弹性。(1)应该是轴承有径向间隙了。(2)垂直安装的伺服电机要带刹车,你加减速快,可能是电机刹车发热了。(3)电机抖动有可能是刚性问题(4)编码器位置偏移了零点 九、松下伺服电机抖动怎样处理(负载稍大电机抖动)?答:1.惯量比设定是否得当,有可能电机惯量选型偏小2.增益设定是不是过高导致 十、三菱伺服电机抖动的可能原因?答:1、伺服负载过大(伺服选小了)2、伺服刚性没调好3、丝杆没选好 十一、安川伺服电机08A的抖动,怎么办?答:安川伺服电机08A的,机床在运行时会抖动,有时会尖叫,试过F001调刚性,出厂时是6,现在改5,4都没用,机床用的新代的系统,系统里也改过刚性增益也没有什么大的变化。 首先要确定是不是伺服的问题,如果确实是伺服的问题,那么刚性调节一般多少会起一点作用,如果效果实在不行,就用手动调整速度环,Pn110.0=2;Pn103=x%(x根据机器情况设定,如果不知道设定100,200试试也无妨);然后加大速度环增益Pn100(1-2000),或者减小微分时间PN101(15-51200)。如果还是不行,那就是上位系统的问题了。

  • 2018-11-22
  • 发表了日志: 富士伺服电机做负载的优势

  • 2018-11-20
  • 发表了主题帖: 电机运行过程中突然停止运行是怎么回事

    电机运好好的,突然停止运行,发生这种情况,一定要留意负载方便有没有什么大的变动,机械上有没有卡死的情况发生,检查负载上有没有什么东西阻挡了,有异物要及时清理。先粗略判断机械方面有没有大的问题发生了,然后再考虑电气细节。行 1、有条件尽可能断开电机和负载联轴器,然后用手盘动一下电机轴看看有没有卡滞的问题,先排除电机内部有没有碰壳或者轴承没有油干磨。如果是放了很长时间的设备,需要检查有没有氧化生锈腐蚀存在。 2、如果是新装配的电机和负载,需要检查是否装配过充中,存在某个方向歪了,比如水平没有对齐,同心不对位等情况,或者转子和转子过紧过松了造成。 3、如果电机有驱动器之类的,检查驱动器的历史报警记录,看看是什么报警内容,对症下药能比较准确及时处理。 4、新装的系统,也要重新考虑是否电机规格选小了,运行一阵子了产生过载问题,可以在下次启动之后测量一下负载电流,看看是否超过了额定电机电流,不排除小马拉大车引起的堵转发生,如果是,需要更换大功率的电机。 5、从主回路来看,可能会有短路,缺相,过流过载,电机控制设计时候,都需要考虑到这些问题而添加了对应的保护功能,可以先用万用表在断电时候,测量三相电机的阻值是否平衡合理,用摇表测量线圈对地的绝缘电阻,一般都要有5兆欧以上才是正常的。如果电机本身三相不平衡,或者对地绝缘不好了,当然需要修理的。另外过载,缺相,过热,过流等保护器件是否选型合适,参数是否没有匹配好等,都要仔细检查。 6、如果是直流电机,需要检查是否碳刷整流子之类的严重磨损引起的过流过载。如果是永磁电机,不排除是失磁了引起的过流过载报警造成。 7、如果有变频器,伺服驱动器之类的,可能是驱动器,编码器等问题引起的,这种需要查故障代码,如果查不到,只能找一台新的同样机型装上对比测试。 8、控制回路上,就比较复杂了,如果是继电器控制电路,可能是继电器线圈用久了,发热后吸合能力不足造成,或者是触点接触不良时间长了阻值变大造成误动作,这种情况需要更换对应的自保或者互锁继电器。如果是PLC或者数控系统,不排除是软件问题,比如逻辑上的错误,或者是外边的连锁开关误动作造成,这些需要根据电路图来判断和找问题。 9、电源电压波动也可能会造成电机瞬间停止工作,电压击穿了电机,这种情况比较少,但是也见过,而电压波动厉害对控制系统影响比较常见的,这样会直接造成控制系统无法正常运行而让电机停止工作。 深圳市华科电气有限公司

  • 2018-11-14
  • 发表了主题帖: 什么样的应用场合需求必须搭配行星减速机?

    重负荷高精度:必须对负载做移动并要求精密定位时便有此需要。一般像是航空、卫星、医疗、军事科技、晶圆设备、机器人等自动化设备。他们的共同特征在于将负载移动所需的扭矩往往远超过伺服马达本身的扭矩容量。而透过行星减速机来做伺服马达输出扭矩的提升,便可有效解决这个问题。提升扭矩:输出扭矩提升的方式,可能采用直接增大伺服马达的输出扭矩方式,但这种方式不但必须使用昂贵大功率的伺服电机,马达还要有更强壮的结构,扭矩的增大正比于控制电流的增大,此时采用比较大的驱动器,功率电子组件和相关机电设备规格的增大,又会使控制系统的成本大幅增加。 这时选用行星减速机不仅能达到相应的要求,也可减少成本。增加使用效率:理论上,提升伺服马达的功率也是输出扭矩提升的方式,可藉由增加伺服马达两倍的速度来使得伺服系统的功率密度提升两倍,而且不需要增加驱动器等控制系统组件的规格,也就是不需要增加额外的成本。而这就需透过行星减速机的搭配来达到提升扭矩的目的了。所以说,高功率伺服马达的发展是必须搭配应用的减速机,而非将其省略不用。 提高使用性能:据了解,负载惯量的不当匹配,是伺服控制不稳定的最大原因之一。对于大的负载惯量,可以利用减速比的平方反比来调配最佳的等效负载惯量,以获得最佳的控制响应。所以从这个角度来看,行星减速机为伺服应用的控制响应的最佳匹配。 增加设备使用寿命:行星减速机还可有效解决马达低速控制特性的衰减。由于伺服马达的控制性会由于速度的降低,导致产生某程度上的衰减,尤其在对于低转速下的讯号撷取和电流控制的稳定性上,特别容易看出。因此,采用行星减速机能使马达具有较高转速。成本观点,假设0.4KW的交流伺服马达搭配驱动器,需耗费一单位设备成本,以5KW的交流伺服马达搭配驱动器必须耗费 15单位成本,但是若采用0.4KW伺服马达与驱动器,搭配一组行星减速机就能够达到前述耗费15个单位成本才能完成的事,在操作成本上节省50%以上。 此内容由EEWORLD论坛网友华科星电气原创,如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处

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