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伺服电机

作为操控体系中的履行元件,是机器人三大核心零部件之一。机器人伺服体系由伺服电机、伺服驱动器、指令组织三大部分构成,伺服电机是履行组织,就是靠它来完结运动的,伺服驱动器是伺服电机的功率电源,指令组织是发脉冲或者给速度用于合作伺服驱动器正常作业的。

伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类,与一般电机相比其主要特点是,其通常调配反应装置一同运用,完结精准操控。

机器人伺服电机有47亿市场待发掘

2015年,我国机器人用伺服体系市场规模约为10.6亿元,到2020年市场规模将达47亿元左右,复合增加率约为35%。

国内外伺服体系厂商将机器人市场作为未来要点的开展方向,伺服电机一般装置在机器人的“关节”处,机器人的关节驱动离不开伺服体系,关节越多,机器人的柔性和精准度越高,所要运用的伺服电机的数量就越多。

机器人需求在全球范围内不断扩大,而我国现在是全球增速最快的机器人市场。2013年至2016年,我国接连三年成为全球榜首大工业机器人消费市场。IDC预测到2020年,我国机器人市场规模将到达594亿美元,我国市场将占全球机器人市场总量的30%以上,市场空间巨大。机器人的高速增加将带动伺服电机的巨大需求。

机器人伺服电机面对应战

为了进步工业出产的灵活性,机器人正变得越来越轻,一起为了确保机器人的动态和精度,高功率密度伺服电机至关重要;在精加作业业范畴,机器人甚至需求人手所具有的和婉性,要求电机能以“罐头”大小完结高功能,进步出产质量和功率并确保操作员安全;在医用机器人范畴,为了让机器人帮助患者提前恢复健康,对电机稳定性和可靠性提出了至高要求。

机器人对伺服电机的高要求主要有以下方面

1.要求伺服电机具有快速呼应性。电机从获得指令信号到完结指令所要求的作业状况的时间应短。呼应指令信号的时间愈短,电伺服体系的灵敏性愈高,快速呼应功能愈好,一般是以伺服电机的机电时间常数的大小来阐明伺服电机快速呼应的功能。

2.伺服电机的起动转矩惯量比要大。在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电机的起动转矩大,转动惯量小。

3.伺服电机要具有操控特性的接连性和直线性,跟着操控信号的改变,电机的转速能接连改变,有时还需转速与操控信号成正比或近似成正比。

4.为了合作机器人的体形,伺服电机有必要体积小、质量小、轴向尺寸短。

5.能经受得起严苛的运转条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运转,并能在短时间内承受数倍过载。交流伺服驱动器因其具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等长处,在工业机器人中得到广泛使用。

距离显着,国内厂商需尽力追赶

国内伺服电机市场中,前三名松下、三菱、安川均为日系品牌,总比例到达45%,西门子、博世、施耐德等欧系品牌主要占有高端市场,市场比例在30%左右,国内企业全体比例低于10%。

国产伺服电机大多是拷贝日系伺服电机规划,功率多在3kw以内,以中小功率为多,而5.5-15kw的中大功率伺服电机则比较少。

国产伺服电机在以下方面仍需打破:

一是外形遍及较长,外观粗糙,很难使用在一些高级机器人上面,特别是在轻载6kg左右的桌面型机器人上,由于机器人手臂的装置空间十分狭小,对伺服电机的长度有严格要求。

二是信号接插件的可靠性需求改进,并且需求朝小型化、高密度化以及与伺服电机本体的集成规划的方向规划,便利装置、调试、替换。

三是另一个核心技术就是高精度的编码器,特别机器人上用的多圈绝对值编码器,严重依靠进口,是限制我国高级机器人开展的很大瓶颈。编码器的小型化也是伺服电机小型化绕不过去的核心技术。

四是缺失基础性研究,包含绝对值编码器技术、高端电机的工业化制造技术、出产工艺的打破、功能指标的实用性验证和查核规范的拟定。

五是伺服体系各部分工业协同联合不行,导致伺服电机和驱动体系全体功能难以做好。

虽然国产伺服电机在市场上的比重比较低,在技术与功能上与国外品牌有较大的距离,并且产品质量与稳定性也不能同国外品牌同日而语,但近几年国产品牌伺服电机的开展也很迅速,伺服电机自主配套才能已现雏形,获得了必定的市场认可。许多国产产品技术上与日系产品挨近,涌现出埃斯顿、广州数控设备、英威腾等20余家较大规模的伺服电机品牌。

从我国伺服电机专利技术全体请求量改变趋势也显示出国内企业近几年获得的成果。2010年我国伺服电机行业相关专利请求数量仅2697项,而2016年我国伺服电机行业相关专利请求数量达14058项,年复合增加率高达31.68%。

机器人的作业体现受伺服电机影响极大,因此精细伺服电机的关键功能指标永远都是先进性比较的主要要素。国外先进伺服电机现已可以很好地习惯绝大多数使用的需求,其研制资源已会集在单个高端使用及全体功能提升方面,处于精雕细刻阶段。国产伺服电机厂商依然任重而道远。


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