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【国产伺服驱动器】高工机器人论坛新时达张敏梁:国产伺服电机差在哪儿?

作为机器人最重要的部件之一,伺服电机的性能对机器人起着至关重要的作用。

一般来说,工业机器人专用的关节驱动伺服电机应该具有大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩和较平滑的调速范围、较大的短时过载能力、配备绝对值编码器、快速响应时具有较高的可靠性和稳定性以及接口尺寸的可定制性等特点。

现阶段来看,国产伺服电机与外资品牌相距甚远。

目前,国外品牌的机器人,从控制器、驱动器到控制系统基本都是自主完整开发,即使应用的伺服产品是向第三方专业订制,也能与开发出控制器产品进行高度配套。

与之相比,目前国产的伺服厂商大多是通用伺服产品,且大多是应用在数控机床等传统自动化领域,并非为机器人专门研发,在产品性能上仍无法满足高端机器人需要的功能和参数等指标。

2016年7月7日,由高工机器人主办、高工机器人研究院、上海中机联展览有限公司CMEPO联合主办的“高工机器人专题论坛系列之机器人三大核心零部件国产化之路暨2016国产机器人核心零部件十大竞争力品牌颁奖仪式”会议上,上海新时达电气股份有限公司研发中心总监张敏梁博士针对目前市面上国产伺服电机主要存在的问题,以市场上主流的三大派系电机产品(欧系、日系、台湾)为例进行了深度解读。

据了解,伺服电机从获得指令信号到完成指令这一过程,其响应指令信号的时间愈短,电机伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好。而在过载能力方面,由于机器人会进行十分频繁的正反向和加减速运行,因此电机必须能经受得起苛刻的运行条件,并能在短时间内承受数倍过载。

不过,在这两个方面,国产伺服电机与欧系、日系、台湾这三大派系之间的差距悬殊。

“目前,日系的主流品牌主要以多摩川、安川、松下、三菱、山洋为主,欧系的以LAFERT、科尔摩根为主,而台湾则以东元电机为代表,对于同样的电机(同功率、惯量、同水平制造商等),在动态响应能力、过载能力方面,欧系电机较好,日系、台湾能力稍弱,国产的差距还还蛮大的。”

另外,在编码器方面,目前日系电机采用的是光电编码器,是通过在码盘上刻线来计算精度,所以精越度高,码盘就会越大,编码器体积越大,并且精度也不是连续的。而欧式电机一般采用磁电式编码器更具抗震、耐腐蚀、耐污染、性能可靠高、结构更简单,并且可以做到体积很小,精度高,耐温高于一百度。关于这一点,国产主流编码器还只是处于低于20位绝对值编码的水平。

针对当前伺服电机存在的差距,张敏梁认为,一体化式以及单线缆的伺服电机未来或许是今后伺服电机的突破口。

“通过对多种电机的测试,我们发现欧系的电机效率普遍比日系的电机高,日系电机效率大概在85%左右,而欧系的电机效率在95%左右。”张敏梁说道。

电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,一般是以伺服电机的机电时间常数的大小来说明伺服电机快速响应的性能。

机器人会进行十分频繁的正反向和加减速运行,因此电机必须能经受得起苛刻的运行条件,并能在短时间内承受数倍过载。

三大派系的差异:

电机的外形尺寸

欧系电机和日系电机由于结构和编码器的不同,采用的标准也不一样,因此外形差异比较大,欧系电机法兰有88\115\142\190\215\240\270的,日系电机法兰分为40\60\80\100\120\130\180的。

电机的价格

同种电机日系价格比欧系便宜很多,日系的电机性价比很好,台湾的稍弱。

此外,欧系电机过载能力较好,日系、台湾过载能力稍弱。

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