為輕型機(jī)械臂提供的驅(qū)動電機(jī)

UR 5和UR 10是Universal Robots公司為提高工業(yè)生產(chǎn)靈活性推出的兩款新型機(jī)械臂?，F(xiàn)在工作區(qū)域面臨的問題是傳統(tǒng)機(jī)器人太大、太昂貴，噪聲也大。由于UR 5和UR 10重量輕，所以可用于任何有需要的地方。六關(guān)節(jié)機(jī)器人的功率密度很大一部分來自于科爾摩根公司特殊改裝的KBM直驅(qū)電機(jī)。Universal Robots能將電機(jī)直接嵌入關(guān)節(jié)運(yùn)動軸中，無需增加底座。

UR 5和UR 10是特意為中小型企業(yè)開發(fā)的機(jī)械臂型號。這兩款機(jī)械臂可處理5～10 kg的有效載荷，但其自身重量僅為18 kg和25 kg。輕型的重量使得它能方便移動，無需復(fù)雜的子組件。這些多功能機(jī)器人在操作時也同樣靈活，這得益于其用戶友好型軟件。這一多功能性可通過用戶友好型軟件為丹麥公司提供支持。正因如此，六軸輕型機(jī)器人可在任何時候從事新的任務(wù)，無需專業(yè)的機(jī)器人知識也可進(jìn)行編程。

(1)模塊化設(shè)計(jì)

凈重和承載力的特殊比率是先進(jìn)的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來的結(jié)果，它不含任何冗余組件。采用該驅(qū)動技術(shù)后，這種極簡策略意味著可將科爾摩根的無框組件電機(jī)直接集成至關(guān)節(jié)軸中。這樣，機(jī)器人可起到電機(jī)底座的功能，同時減速機(jī)可用作轉(zhuǎn)子的主軸承。整體來看，UR所使用的組件通常擁有多功能，并最終大大減少了機(jī)械部件使用，如球軸承、聯(lián)軸器或軸，從而減少了整個系統(tǒng)的重量和外觀大小。此外，由于擁有高功率密度，科爾摩根電機(jī)增加了UR 5和UR 10平臺的起重能力，同時KBM電機(jī)也增加了UR 5和10 UR的起重能力。

例如，用于加工和生產(chǎn)設(shè)施中的六軸機(jī)器人，它們可通過編程輕松完成重復(fù)性任務(wù)，如圖1所示(圖片由Universal Robots公司提供)。

KBM電機(jī)通過空間優(yōu)化方式為伺服軸配置提供了較大的自由度，它擁有可變的模塊化設(shè)計(jì)，如圖2所示(圖片由科爾摩根公司提供)。

圖1 用于加工和生產(chǎn)設(shè)施中的六軸機(jī)器人

圖2 空間優(yōu)化的伺服軸

KBM電機(jī)系列為優(yōu)化扭矩、最小化齒槽和諧波失真采用了先進(jìn)的電磁設(shè)計(jì)。這些優(yōu)勢還通過大的工作轉(zhuǎn)速范圍得以體現(xiàn)。定子中擁有高填充密度的電磁技術(shù)可增大扭矩，并保持更低的熱損耗。轉(zhuǎn)子中使用的是高強(qiáng)度的稀土磁鐵，它可產(chǎn)生1.45～3445 N·m的連續(xù)扭矩，峰值扭矩為4.91～12812 N·m。

UR 5和UR 10采用科爾摩根KBM電機(jī)設(shè)計(jì)，可直接集成于軸關(guān)節(jié)中，無需底座，如圖3所示(圖片由Universal Robots公司提供)。

圖3 采用KBM電機(jī)設(shè)計(jì)的UR 5和UR 10

鑒于KBM電機(jī)可嵌入機(jī)器人底座中，并直接驅(qū)動負(fù)載，因此該機(jī)器人可進(jìn)行高精度的水平運(yùn)動和力度控制。有針對性的力度控制在此至關(guān)重要，因?yàn)闄C(jī)器人需不斷完整地移動不同的高易變性工件。在操作過程中，它們能識別對象的大小和柔性，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)所施加的力。該力度需大于25 N才能操作。由于擁有±10 N的精度和±5 mm的精確性，所以可對所需要的力度和所期望的位置進(jìn)行編程，并能作用于每個關(guān)節(jié)。

(2)操作時無噪聲，能效高

該機(jī)器人的另一個優(yōu)勢是運(yùn)行時噪聲低，還節(jié)能。從總擁有成本來看，節(jié)能減耗可直接提高機(jī)器人的整體效率，從而增強(qiáng)其技術(shù)競爭力。高能效還與電機(jī)損耗的減少密切相關(guān)。效率越高，生成的熱量就越少。這意味著電機(jī)發(fā)熱小，在低于其最大額定值下操作時，其使用壽命更長。改進(jìn)后的溫度特性還可防止整個結(jié)構(gòu)升溫?！拔覀円郧笆褂玫碾姍C(jī)在連續(xù)運(yùn)行時容易發(fā)熱。由于損耗更低，科爾摩根的KBM電機(jī)可保持不致過熱。因此，我們的機(jī)器人可以在不降容的情況下持續(xù)運(yùn)行，”UR公司?stergaard指出，尤其是針對擁有較長操作周期和相對高負(fù)荷的測試程序。

KBM系列是科爾摩根提供的創(chuàng)新型直驅(qū)無框電機(jī)技術(shù)。該無框電機(jī)套件可為機(jī)械和設(shè)備工程提供廣泛的解決方案，用于創(chuàng)建靈活性、功率密度、動力和耐用性最大的應(yīng)用。KBM平臺除了可提供技術(shù)優(yōu)勢外，還包括14個框架設(shè)計(jì)及許多預(yù)先設(shè)計(jì)的交貨周期短的標(biāo)準(zhǔn)配件?！盁o論何時無論多少，我們基本上都能訂到我們想要的電機(jī)，”?stergaard強(qiáng)調(diào)。在這方面，科爾摩根公司通過其交貨可靠性給丹麥機(jī)器人專家留下了深刻印象，并因此在捷克布爾諾市建立了一個UR專用生產(chǎn)線。

圖4為專為生產(chǎn)中協(xié)同工作設(shè)計(jì)的丹麥機(jī)器人，與工作人員進(jìn)行密切合作(圖片由科爾摩根公司提供)。

圖4 生產(chǎn)中協(xié)同工作設(shè)計(jì)的丹麥機(jī)器人

(3)前景

最終，同步伺服電機(jī)安靜的操作和高品質(zhì)的控制確保了機(jī)器人也可用于處理應(yīng)用之外的應(yīng)用。到目前為止，Universal Robots的重點(diǎn)仍是將機(jī)器人作為執(zhí)行簡單任務(wù)的工具。雖然已有丹麥歐登塞市的公司已開發(fā)了不含不可控的震蕩和振動的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，但是，也有新的應(yīng)用可能性，如焊接和粘接。這一發(fā)展還源于其擁有復(fù)雜的安全技術(shù)，這樣這兩種型號甚至可以在沒有額外屏蔽的情況下使用。這為工作人員和技術(shù)之間開啟了安全舒適的合作方式。

以上1則由Mepax China提供

位置控制電動機(jī)/驅(qū)動器

Schneider美國公司研制的LEXIUMM驅(qū)動器(LMD)可以使用NEMA23，34兩款電動機(jī)，有脈沖/方向兩種形式，電動機(jī)和驅(qū)動器有四種控制方式:轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、同步脈沖方向和運(yùn)動控制——可以直接用11120位的閃光存儲器直接對電動機(jī)、驅(qū)動器和控制器進(jìn)行編程。該系列產(chǎn)品有一串行RS-422/485通信接口，工作電壓自12～70 V(DC)。在閉環(huán)方式時，它的內(nèi)編碼器可利用一種所謂的hm技術(shù)——它兼有步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時又克服了一些諸如同步丟失或失速等缺點(diǎn)。可變電流控制的特點(diǎn)具有降熱、節(jié)能和減少運(yùn)行成本的優(yōu)點(diǎn)。

軸伺服安裝旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器

美國Omega公司研制的ZSD系列軸伺服安裝選裝脈沖發(fā)生器具有高精密的精度。它的npn開式集電器帶有指數(shù)正交輸出，適用于小型高精密、低成本編碼器。它的金屬結(jié)構(gòu)件可確保多年無故障運(yùn)行。

太陽跟蹤電動機(jī)

Dunkermotoren美國公司研制的STM(太陽跟蹤電動機(jī))包括可供選擇的機(jī)載傾斜儀和直接傾斜儀輸入的整體式無刷直流電動機(jī)。STM有整體式電源和控制電子儀器、現(xiàn)場總線通信，還帶有行星齒輪頭、蝸桿。電動機(jī)可配置不同的旋轉(zhuǎn)齒輪和線性傳動機(jī)構(gòu)。電動機(jī)可與最多65535根跟蹤軸聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，端口可直接與主電廠的跟蹤控制器相連接，從而減少目前傳統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)中的大量元器件。

不銹鋼伺服電動機(jī)

美國Kollmorgen公司研制的新型不銹鋼同步伺服電動機(jī)，防護(hù)等級為IP69K。它的一個衛(wèi)生型機(jī)殼可以滿足EHDG、NSF、BISSC，帶有一根3 A的機(jī)械引導(dǎo)線。電動機(jī)的結(jié)構(gòu)材料可確保長時期無故障運(yùn)行，即便長期身處化學(xué)制品和高壓水沖洗環(huán)境中也無妨。無需另外的保護(hù)措施，也不必將它從機(jī)床上拆卸，不用加覆蓋物就可沖洗。

移動磁鐵線性傳動機(jī)構(gòu)

美國BEI公司的移動磁鐵音響線圈傳動機(jī)構(gòu)可與智能電器儀器相配合，以便檢測輸出速度和輸出力。移動磁鐵傳動機(jī)構(gòu)可用于控制減速，能柔和地停在某一位置。一般而言，標(biāo)準(zhǔn)型音響線圈傳動機(jī)構(gòu)不具備上述功能。標(biāo)準(zhǔn)音響線圈傳動機(jī)構(gòu)有固定磁鐵，而移動件則為線圈，而移動磁鐵傳動機(jī)構(gòu)則剛好與之相反，它利用固定線圈。

以上5則由杜宗瀠提供