歐美工業(yè)工匠精神METRIX 9060-SCTS-001

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傳統(tǒng)的機器設計工程師通常著重選擇現(xiàn)成的有框電機來建立運動控制軸。有時，設計人員會修改標準電機的物理尺寸或繞組，亦或二者的組合，以定制某種應用。另一種定制伺服電機的方式是，使用無框電機并直接集成到設備上。

無框電機包括一個轉(zhuǎn)子和定子套組，與反饋元件結合使用、直接集成到機器傳動裝置中，能夠提供巨大優(yōu)勢。盡管組裝無框電機似乎較為困難，但該過程其實與其他機器制造的組裝要求類似。

選擇無框電機的優(yōu)勢

為什么機器設計人員要使用無框電機解決方案，而非傳統(tǒng)的有框設計呢?考慮到以下因素，無框電機的設計有其合理性：

優(yōu)化機器性能

將無框電機集成到機器中，能夠提供多項性能優(yōu)勢。將電機直接集成到轉(zhuǎn)軸元件上，可降低整體系統(tǒng)慣量。慣量降低，電機加減速所需的扭矩也會變低，反過來更好控制電機的運動和穩(wěn)定時間，從而增加系統(tǒng)帶寬。無框電機具有與標準電機相似的繞組選項，同樣可以自定義設置以優(yōu)化性能。機器性能優(yōu)化為機器制造商提供了潛在優(yōu)勢，使其產(chǎn)品在競爭中脫穎而出。

增強環(huán)境適用性

在運動控制傳動設計中，機器設計人員可能需要對特定環(huán)境因素進行管理。例如，根據(jù)機械和環(huán)境因素需要，將無框電機集成到密封外殼中，此舉可簡化整體機器設計。標準有殼的電機設計通常適用于工業(yè)環(huán)境，以應對典型的工業(yè)灰塵和散熱問題。然而，遇到特殊環(huán)境時，則需要對電機進行定制，以應對特定的環(huán)境挑戰(zhàn)，例如熱或冷、真空、輻射或腐蝕液體。無框電機提供了多種選擇，能將電機集成到機器和所需的環(huán)境條件中。

增加售后收入

將無框伺服電機集成到機器設計中，可將運動控制元件整合進機器制造商的整體設計中。電機元件的新配置由機器制造商“專有"，需要終用戶從制造商直接購買備件，這可保護售后收入。這一常常被忽視的優(yōu)勢在機器設計的整個生命周期中提供了更高的收入流。

保護知識產(chǎn)權

關于無框設計，一個萬分值得考慮的理由是，定制的無框伺服電機設計具有*的功能性性能，可申請(或輕松受到保護)。

降低系統(tǒng)成本

對于特定應用，可消除非必需的有殼電機設計標準元素，即使考慮到前期設計成本，也能降低電機的單位成本。某些標準功能可以集成到機器組件中，例如密封件、連接器或反饋元件，從而去除使用有框電機時所需的額外外殼、軸承、聯(lián)軸器和其他元件。

標簽：科爾摩根

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在基本形式上，伺服系統(tǒng)包含一個執(zhí)行器(肌肉)、一個控制器(大腦)和一個反饋元件(感官)。在自動化域，雖然肌肉可以是各種機械結構，但具代表性的是伺服電機。同樣，大腦也可以由各種元件表示，但常見的是運動控制器或伺服驅(qū)動器。傳感通過電流傳感器或編碼器、旋變以及視覺系統(tǒng)，為大腦提供反饋信息。

當控制器向執(zhí)行器發(fā)送信號令其移動到特定位置時，執(zhí)行器開始移動，反饋裝置向控制器傳回信號告知執(zhí)行器移動的位置和速度?？刂破麟S后查看反饋信息，并確定電機是否到達指令位置。如果沒有，則控制器將繼續(xù)向執(zhí)行器發(fā)送信號，令其移動，直到收到反饋裝置的信號，顯示電機已經(jīng)到達所需位置。

伺服系統(tǒng)的運行流程與人體非常相似，一個出色的多軸運動控制系統(tǒng)，包含幾百條肌肉、多個反饋裝置，以及一個可以迅速做出調(diào)整的控制系統(tǒng)。

例如，一位棒球運動員踏上壘板擊球，其大腦會分析目前的狀況、壘上的球員數(shù)量、當前出局人數(shù)、防守方的站位。擊球手看向三壘教練，收到擊球的信號(圖像從眼睛傳到大腦)。投手投球時，擊球手預估投球，思考球飛過壘板的位置。當投手將球投出，擊球手的眼睛向大腦發(fā)送信息，由大腦分析球的飛行軌跡，在瞬間做出決定，將信號發(fā)送給多個肌肉，從而協(xié)調(diào)揮動球棒擊球。如果擊球手未擊中球，大腦則會分析錯誤，做出調(diào)整應對下一次投球。人體像伺服系統(tǒng)一樣，通過協(xié)調(diào)動作節(jié)奏進行工作。

現(xiàn)代工業(yè)的伺服系統(tǒng)有了顯著的進步，包括復雜的控制器以及多種反饋設備和快速處理器，可以在一納秒內(nèi)做出數(shù)個決定，以執(zhí)行所需運動控制。通常工業(yè)伺服系統(tǒng)細分包括：

伺服電機

伺服電機——系統(tǒng)的肌肉，可采用多種技術，包括有刷電機或無刷電機、有框或無框電機，以及直線或旋轉(zhuǎn)電機。電機產(chǎn)生加速和移動負載所需的轉(zhuǎn)矩。

伺服驅(qū)動器

伺服驅(qū)動器——這可以是系統(tǒng)的大腦，也可以是大腦的一部分。簡單的伺服驅(qū)動器可以控制轉(zhuǎn)矩和速度，而更高級的伺服驅(qū)動器可以提供額外功能，可使用編程功能配置為定位器。驅(qū)動器或控制器可與伺服電機相匹配，控制電機接收的電壓和電流。

伺服控制器

伺服控制器——系統(tǒng)的大腦，利用編程環(huán)境，為機械控制、輸入輸出提供各種選項，并與一種圖形用戶界面進行連接。伺服控制器可以獨立，也可以與伺服驅(qū)動器集成。

反饋

反饋——系統(tǒng)傳感，通常集成到伺服電機中。反饋元件可能包括編碼器、旋變、線性反饋裝置、測速儀等。復雜控制系統(tǒng)可能包括更多*進的反饋形式，例如視覺系統(tǒng)。

電纜

電纜——伺服系統(tǒng)相互連通，因此反饋、通信和電力反饋電纜成為連接大腦、肌肉和感官的神經(jīng)系統(tǒng)?！」I(yè)機器人的用途，可能比您想象的還要廣泛?，F(xiàn)在的工業(yè)機器人基本都采用輕型設計，跟二十世紀初的機器人相比，它們操作靈活，價格適中，中小企業(yè)也*可以承受。

工業(yè)機器人之所以受到很多企業(yè)的歡迎，是因為它們具有高的靈活性。憑借各種類型的末執(zhí)行裝置，比如用于裝配和分揀的吸盤和抓手，*進的工業(yè)機器人可以快速改裝，從而滿足特定的應用需求。

它們的優(yōu)點不止是靈活，還支持用戶輕松的進行編程，擅長技術研究的人可以在短短幾個小時內(nèi)教會輕型機器人必要的運動序列。另外，這些機器人之所以叫“輕型機器人"，是因為它們的自重都很小，大多不超過 40 千克。

正因為它們具有這些優(yōu)點，我們即可以讓輕型機器人自主焊接，也可以給它們裝上抓手并固定在工業(yè)工作臺上進行人機協(xié)作。但是，想要大的發(fā)揮出它們的潛能，還需要給它們配備上的支撐結構。

機器人的

多種支撐結構

為了讓機器人在不同的應用之間無縫切換并確保操作無誤，我們需要為工業(yè)機器人提供合適的支撐結構。在這方面，工業(yè)機器人的高效靈活與 item 模塊化設計的強大功能可謂不謀而合。

憑借 item 久經(jīng)“歷練"的鋁型材技術，我們幾乎能夠為任何應用搭建的支撐結構。而且，item 擁有眾多的標準組件，因此搭建過程中不需要使用昂貴的定制設備。

比如，item 的通用型安裝板上的鉆孔分布可以匹配常見的輕型機器人，像 UR3e 和 UR5e 等小型優(yōu)傲機器人可以通過安裝板 8 系列 160*160固定在型材或槽軌臺面上。更大尺寸的 200*200 安裝板則適用于 UR16e、發(fā)那科 CRX-10iA 以及歐姆的大型機器人。通用安裝板 8 系列 160*160 和 200*200 適用于所有的協(xié)作型機器人和機械工程解決方案。

如果要搭建可移動方案，比如方便運輸?shù)臋C器人臺面，可以選擇各種轉(zhuǎn)向腳輪、定向腳輪和水平調(diào)節(jié)腳輪。內(nèi)置蹄腳的水平調(diào)節(jié)腳輪 D62 和 D80 是移動式機器人臺面的佳選擇，因為它們可以在移動和固定之間自由切換。這樣機器人就可以在不同的工位上使用了。

item 的可調(diào)節(jié)腳輪可以立即將穩(wěn)定、固定的支撐結構轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿訖C器人工作臺。 不僅如此，item 的各種產(chǎn)品還能幫助您搭建機器人護罩。

不僅如此，item 的各種產(chǎn)品還能幫助您搭建機器人護罩——即使是傳統(tǒng)的工業(yè)機器人也沒有問題。比如，鋼質(zhì)軋花網(wǎng) 4mm 40×40 是大型護罩和圍欄系統(tǒng)的理想選擇，它可以根據(jù)要求提供物料傳輸所需的凹槽。而透明的抗沖擊聚碳酸酯(Polycarbonate)4 mm 則適合用封閉式機器人單元進行過程監(jiān)控的解決方案。

如果您希望工作環(huán)境整潔安靜，采用 XMS 型材搭建的機柜則更為明智，因為 XMS 系列具有標準的密封槽，可以防止灰塵和污垢進入或離開護罩。

預配置的

機器人支撐結構

如果不想從頭設計，那也可以選擇定制的預配置解決方案。

比如，帶電纜管理的島式機器人(下圖左側(cè))就配備了機器人所需的一切組件，可直接在工業(yè)環(huán)境中使用。而機械臂和其他配件也可以輕松地安裝在可調(diào)節(jié)槽軌臺面上。除此之外，電纜和操作元件也可以整齊地收納在 XMS 型材的內(nèi)置電纜線槽中。如果是用機器人開展協(xié)作任務，安裝了協(xié)作型機器人的協(xié)作型工作臺(下圖右側(cè))則更加適合。工作臺后部是帶 8 系列槽軌的型材，可以牢固地安裝機器人或協(xié)作型機器人。

另外，item 現(xiàn)有的工作臺系統(tǒng)也可以經(jīng)過改裝，輕松滿足協(xié)作型機器人的使用要求。工作臺采用的是重型升降立柱，即使安裝了較重的機械手也不會影響它的高度調(diào)節(jié)能力。

在各種機器人的應用方案中，item 型材技術強大的兼容性和靈活的模塊化設計是很大的優(yōu)勢，它也能為傳統(tǒng)的工業(yè)域帶來好處(比如我們之前講過的一家機器人制造商自己開發(fā)成功了機器人病毒自動檢測站)。