UR16e：“秒杀”16公斤重物的协作机器人

　　随着制造产业的技术成熟发展与人类劳动力资源的更替，工业机器人已经从几年前的\"高大上\"自动化设备，发展成目前普及性的辅助设备。目前的阶段来说无论是从品牌价格、厂家服务、工厂技术人员储备等各个方面整个工业机器人行业都有相当的提升。对于选型的问题我们就各个企业在自动化投产计划阶段锁需要解疑的若干问题总结如下：   　　一、集成商   　　虽然机器人在工业自动化各个领域的应用已经比较常见。但是真正的能够把冷冰冰的机器人变成灵活可用的助力臂，还是需要比较专业的团队来进行仿真、安装、编程、示教等相对专业性的工作来实现使用需求。目前，国内部分投资机器人比较早的大中型企业以及具备一定的团队可以自行完成机器人安装调试的集成工作。但是，大部分的企业还是需要通过外部的团队来实现上述的工作内容。这个时候就必须考虑引进\"集成商\"队伍。通俗的说法也叫\"外包商\"。由于现在自动化行业发展迅速，相关领域对该行业投入比较积极，造成现在集成商参差不齐的现状。一些成熟的集成商自然不用多说，但是价格相对那些急于拓开市场的新集成商或者小集成商来说就比较高了，而部分企业考虑到投资以及关联公司的建设，不得不考虑采用小集成商，至于小集成商的选用若干建议如下：   　　1、集成商队伍资质：   　　优先考虑集成商的队伍由哪些人员组成。一些创业型的集成商不排除有个别大项目工作经验大咖。主导过一些耳熟能详的的自动化集成项目。这个是后续项目顺利的首要参考因素。反之，整个队伍都没有相关成熟的人员及阅历。项目的进展的麻烦可想而知；   　　2、集成商的抗风险能力：   　　集成商公司成立的时间，公司负责人的信誉度、资质都是必须考虑进入的。一些没有实战经验，靠\"雇佣军\"的形式承接项目。经常会出现项目瓶颈后撂挑子的现象。这个时候无论是从客户进度，还是资金浪费方面都是很大的风险因素。   　　二、机器人品牌   　　1、进口品牌   　　ABB、KUKA、FUNAC、YASKAWA，以上四个品牌为自动化行业目前习惯称呼为机器人\"四大家族\"。紧随其后的有NACHI、KAWSAKI、HAYUNDAI等进口品牌有后来者居上的趋势。   　　1.1、ABB为瑞典品牌，1994年进入中国市场，2005年在中国上海成立机器人分公司。主要为德系、欧系汽车厂提供涂装、搬运、焊接等机器人运用。以高精度、高质量、高价格为行业公认。目前行业内从业人士普遍奉为第一位机器人品牌；   　　1.2、KUKA为德国品牌，1996年进入中国市场，2000年在中国上海成立机器人分公司。2016年被国内家电巨头\"美的\"收购。前期客户定位与ABB类似，以欧美系外企为主。因原先的\"德国血统\"深受国内大部分企业追捧。业绩截止2018年之前都尚属较好的表现。后期中国的理念能否跟德国严谨科学完美结合，还有待市场进一步验证；   　　1.3、FUNAC日本品牌，工业自动化行业大名鼎鼎的\"发那科\"正是该品牌。1997年进入中国市场，并且在上海成立中国分公司。和上述2个欧系品牌最大的却别在于除了技术研发以外，其成立之初的决策层并非\"老外\"。真正的大股东\"上海电气集团\"决策了FANUC机器人在中国后面20年的异常迅猛的发展历程。目前大有稳坐国内机器人第一把交椅的意思；   　　1.4、YASKAWA日本品牌，\"安川\"是我们对他叫的比较顺口的叫法。1996年进入中国，与北京首钢以合资品牌的形象诞生\"莫托曼\"机器人。随后由于中日合作的理念问题，安川于1999年在上海成立\"安川中国\"，并与后来的KUKA老板\"美的\"有过一段蜜月期。并且在后来为了业务拓展，分别同美的集团等其他企业的合资、合作的工作开展。目前行业公认四大家族排行老四；   　　1.5、NACHI日本品牌，\"那智\"日本一家老牌的靠工业材料基础成立的机器人公司。从最早的钢锯条为主要产品的，衍生出合金刀具、轴承、液压、齿轮加工中心以及最后的机器人。2008年进入中国市场，并在上海成立分公司。主要为丰田汽车、奇瑞汽车等提供汽车制造工业机器人；   　　1.6、KAWSAKI日本品牌，隶属\"川崎重工\"行业习惯称呼川崎机器人。2006年进入中国市场。主营丰田汽车生产线配套机器人，以及后续跟重庆政府合作的以租代售项目，拓展中国机器人商业模式的新样本；   　　1.7、HAYUNDAI韩国品牌，\"现代\"汽车后续衍生工业产品。2000年跟着当初江淮汽车、韩国现代汽车的\"瑞丰商用车\"项目来到中国。后续因国内投入问题，一直未能在中国有突破性的进展。在韩国本土以及世界机器人领域有一定地位；   　　1.8、其他机器人品牌上述7家机器人公司，目前在国内由于其产品线覆盖面广。业内人事通常认可的机器人品牌（通常指从1kg、2kg...1000kg等负载均有产品对应）厂家。其他品牌例如OTC、PANASONIC、EPSON等品牌，在某些特定行业应用也比较广泛和成熟，但其产品基本都定位的特殊行业，没有较宽的产品线覆盖。所以不作为大型机器人品牌厂家逐一阐述。   　　2、自主品牌   　　2000年以后，由于中国工业自动化行业爆发式的增长，国内部分嗅觉灵敏的厂家也通过技术引进、逆向研发等途径开始了自主机器人的发展道路。由于搭上了自动化行业高速发展的快车，相当一部分品牌取得了瞩目的成绩。由于诸多自主品牌如雨后春笋般脱颖而出，以下仅挑选部分品牌介绍，不一一罗列。   　　2.1、新松机器人自动化股份有限公司成立于2000年，隶属中国科学院。背靠大树好乘凉，后天再加上自己的努力，新松在国产机器人排名及口碑中都有不错的表现。2009年创业板首批企业也不是浪得虚名的。   　　2.2、埃夫特智能装备股份有限公司成立于2007年8月，总部安徽芜湖。是国内唯一一家通过大规模产业化应用而迈向研发制造的机器人公司（通过项目支撑机器人销售奠定的口碑和基础）。从最早的技术引进到后期的自主研发，埃夫特也算一路顺风的飙在机器人高速公路上。   　　2.3、上海新时达机器人有限公司，隶属上海新时达电气股份有限公司的全资子公司。新时达是国内机器人产业布局高度完备的企业，成立于2014年。相比一些老牌点的自主品牌起步差不多晚了十年左右时间。后期通过并购等系列运作，立志\"把全球领先的德国机器人技术引入中国\"，就这个口号值得为其鼓掌吧。   　　2.4、埃斯顿机器人公司隶属南京埃斯顿自动化股份有限公司。创立于2010年。2015年3月，埃斯顿自动化在深圳证券交易所正式挂牌上市，成为中国拥有完全自主核心技术的国产机器人主流上市公司之一。埃斯顿一帮\"海龟\"也是埃斯顿拿得出手的王牌。其在国内伺服驱动领域的研发，远远的走在同行之前，且走得步步为营。   　　2.5、广州数控设备有限公司成立于1991年，2008年开始推出市场工业机器人。在行业内曾有\"北新松，南广数\"的说法。广州数控还需要市场的更深一步验证，说不准哪天，不跟新松比，用一句中国的FUNAC应该更贴切点吧。   　　2.6、其他尚有一定知名度的机器人品牌，例如有\"配天\"、\"起帆\"、\"华中数控\"等等还在研发、集成等领域奋战的品牌。也不乏\"欢颜\"、\"伯朗特\"异军突起的品牌。总之，大家都在为中国自动化产业革命贡献自己的努力和辛勤！   　　三、机器人配置   　　1、机器人硬件   　　机器人行业通常有\"裸机\"的说法。所谓的裸机通常是指仅有机器人本体及一套控制装置。到货后的机器人通电可动。具体实现焊接、搬运以及PLC通讯联网等其他功能的拓展都不属于裸机的配置内容。   　　1.1、机器人手臂裸机的基础配置。通常常见的四轴、六轴机器人，部分特殊机型有七轴，甚至八轴的机器人手臂，一眼望去即可确认；   　　1.2、控制柜裸机的基础配置。通过动力线和信号线连接机器人手臂，给机器人手臂提供动力，并通过一些列算法控制信号给机器人手臂马达的传输，控制手臂的动作方向、速度。并监控和记录机器人各项工作参数；   　　1.3、示教器裸机的基础配置。类似手持平板，通过线缆连接控制柜，给控制柜录入和修改参数，机器人程序编辑等。主流的都是触摸屏+实体按键操作。类似电脑键盘作用；   　　1.4、附属工具校零工具、定位销等，这些东西，由于目前市场竞争白热化，在某些品牌中已经不属于裸机标配了。在前期选型中是需要提前考虑到的，否则不排除后期安装调试中带来不小的麻烦；   　　1.5、通讯办卡由于国内这些年自动化行业的发展参考了欧美的、日韩的，现在总线通讯已经作为大多数现代化工厂的标配。但是这个往往在很多机器人品牌配置中不是裸机包含的标配，或者配置不完整。客户在选型时候，务必要搞清楚自己的PLC通讯端口，并跟品牌商确定好通讯办卡的配置及成本。   　　2、机器人软件   　　看得到的硬件，看不到的软件。国人在软件方面的亏吃了一波又一波。但是仍然有人记吃不记打，在选型过程中会忽略软件配置。良心的品牌会在出厂免费给你开放较多的软件包。另外一些有心思的品牌则闭口不提软件包这个事。当后期客户需要调用软件包的时候才发现需要底层密码。当然，这个密码厂家是不会随便告诉客户的。那么就需要客户支付不菲的一笔人工费用来开启相关软件包，或者部分功能包。   　　四、售后服务   　　1、合同约定合同约定售后，往往是很多客户技术人员选型时候最容易忽略的商务问题。机器人目前还是一个比较强势的上游设备。部分品牌厂家对待客户跟常见的设备，易替换的设备厂家态度是不同的。前期交流直到签约前都是毕恭毕敬的。但是，真的到后期使用中的很多问题，不写进合同的后果，就是掏钱交学费；   　　2、后期付费在选择机器人品牌的时候，由于现在行业竞争因素，大家销售价格都会压的很低。后期付费项目，是客户在选择前期不得不慎重考虑进去重要因素。例如配件价格、售后人员支持单价（以天为单位）。行业内，欧美、日韩、自主的价格差异，往往会令人咂舌，不得不考虑在前头。

导读：作为工业机器人核心零部件的精密减速器，与通用减速器相比，机器人用减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。据了解，目前大量应用在关节型机器人上的减速器主要有两类：即RV减速器和谐波减速器1. RV减速器和谐波减速器的原理RV减速器：用于转矩大的机器人腿部腰部和肘部三个关节，负载大的工业机器人，一二三轴都是用RV。相比谐波减速机，RV减速机的关键在于加工工艺和装配工艺。RV减速机具有更高的疲劳强度、刚度和寿命，不像谐波传动那样随着使用时间增长，运动精度会显著降低，其缺点是重量重，外形尺寸较大。▲RV-E型减速器谐波减速器：用于负载小的工业机器人或大型机器人末端几个轴，谐波减速器是谐波传动装置的一种，谐波传动装置包括谐波加速器和谐波减速器。谐波减速器主要包括：刚轮、柔轮、轴承和波发生器三者，四者缺一不可。其中，刚轮的齿数略大于柔轮的齿数。谐波减速机用于小型机器人特点是体积小、重量轻、承载能力大、运动精度高，单级传动比大。▲谐波减速器两者都是少齿差啮合，不同的是谐波里的一种关键齿轮是柔性的，它需要反复的高速变形，所以它比较脆弱，承载力和寿命都有限。RV通常是用摆线针轮，谐波以前都是用渐开线齿形，现在有部分厂家使用了双圆弧齿形，这种齿形比渐开线先进很多。减速器的两巨头是Nabtesco和Hamonica Drive，他们几乎垄断了全球的机器人用减速器。这两种减速器都是微米级的加工精度，光这一条在量产阶段可靠性高就很难了，更别说几千转的高速运转，而且还要高寿命。谐波减速器由“柔轮、波发生器、刚轮、轴承”这四个基本部件构成。柔轮的外径略小于刚轮的内径，通常柔轮比刚轮少2个齿。波发生器的椭圆型形状决定了柔轮和刚轮的齿接触点分布在介于椭圆中心的两个对立面。波发生器转动的过程中，柔轮和刚轮齿接触部分开始啮合。波发生器每正时针旋转180°，柔轮就相当于刚轮逆时针旋转1个齿数差。在180°对称的两处，全部齿数的30%以上同时啮合，这也造就了其高转矩传送。相比谐波减速器，RV传动是新兴起的一种传动，它是在传统针摆行星传动的基础上发展出来的，不仅克服了一般针摆传动的缺点，还具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点。RV减速器是由摆线针轮和行星支架组成，以其体积小、抗冲击力强、扭矩大、定位精度高、振动小、减速比大等诸多优点被广泛应用于工业机器人、机床、医疗检测设备、卫星接收系统等领域。RV减速器的壳体和摆线针轮是通过实体的钢来发生传动的，因此承载能力强。而谐波减速器的柔轮可不断发生变形来传递扭矩，这一点决定了谐波减速器承受大扭矩和冲击载荷的能力有限，因此一般运用在前端。2.RV减速器和谐波减速器两者的优劣势谐波减速器结构简单紧凑，适合于小型化、低、中载荷的应用。RV减速器刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适合中、重载荷的应用，但RV减速器需要传递很大的扭矩，承受很大的过载冲击，保证预期的工作寿命，因而在设计上使用了相对复杂的过定位结构，制造工艺和成本控制难度较大。RV减速器内部没有弹性形变的受力元件，所以能够承受一定扭矩。RV减速器的轴承是其薄弱环节，受力时很容易突破轴承受力极限而导致轴承异常磨损或破裂。在高速运转时这个问题更突出，所以RV减速机的额定扭矩随输入转速下降非常明显。3. 减速器之间是否存在取代关系正方观点：RV减速器较机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低。所以许多国家的高精度机器人传动多采用RV减速器，因此，RV减速器在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。这些产品在某些型号上确实存在替代关系，但这几类减速器只能实现部分替代。绝大部分情况下，各类减速器很难实现替换，比如在速比方面，谐波和RV的速比都要远远大于行星，所以小速比领域是行星的天下。当然行星的速比是可以做大的，但是很难去替换谐波和RV。又比如刚性方面，行星和RV的刚性要好于谐波，在体现刚性的使用工况下，谐波很难有好的表现。谐波减速器的特点是轻和小，在这方面，行星和RV却很难做到。所以各类减速器只能在一部分情况下可实现替换，但是如果一种产品全方位替换另一种产品是不现实的。反方观点：各类减速器之间不能相互取代，而是一种互补的关系。RV和谐波这两种传动有互补性，但也不排除结构设计优化和制造工艺突破后，在中低载荷应用领域形成局部竞争。文章来源：网络

9月15日-19日，第22届中国国际工业博览会（以下简称“工博会”）将在上海国家会展中心举行。届时，节卡机器人将携多款新产品及智能制造解决方案亮相7.1H馆 E001。同期现场还将举办多场新产品发布会、技术演讲和互动交流活动，共话全球协作机器人发展及趋势。30+应用场景，全面赋能智能制造今年的工博会上，节卡机器人将以“人机共融，让未来有更多可能”为主题，分设智能制造、智慧体验、共融协作JAKA+三大展区，全方位展现节卡机器人在各个场景、领域的自动化柔性解决方案。在智能制造展区，节卡机器人带来了节卡小助系列协作机器人在多个行业应用解决方案。主要有装配、检测、打磨、包装、涂胶、码垛等。拥有良好的柔性生产能力、快速更换布署、高重复精度及生产稳定性等优异性能，广泛应用于汽车、3C、精密制造、电器、医疗器械、食品等行业，帮助客户提能增效，助力工厂智能生产。在智能体验区，不仅有主从联动、力控拖拽和轨迹复现，还有针对复杂曲面的轨迹示教的离线编程体验。除此之外，节卡机器人自主研发的JAKA视觉防护系统，以及对商业服务具有重要意义的机器人摄影、无人咖啡机也将在此区域展示。在高速发展的市场推动下，协作机器人越发走向协作共融，即机器人与机器人、机器人与环境、机器人与人，三者交互共融的方向发展。要达到人机共融的水平，“本体”“感知”“执行”三块的协同发展越发显得举足轻重。为此，节卡机器人与合作伙伴共同构建 JAKA+生态，在节卡协作机器人基础上，开发更多满足客户需求的应用类型，将在共融协作JAKA+展区一一展示。新产品、协作机器人蓝皮书全球首发此次工博会期间，高工咨询（GGII）、节卡机器人及多家行业权威再度联合发布《2020年协作机器人产业发展蓝皮书》，洞察协作机器人产业最新全貌。节卡机器人还将举行All-in-one共融系列协作机器人全球首发揭幕仪式。All-in-one共融系列协作机器人采用 JAKA S³ (Smart ，Simple，Small)的产品设计原则,极致创新,融合了无线示教、图形化编程、视觉安全防护等机器人技术，革新了人与机器人的交互方式，提升了人机协作交互的安全性，大大降低了机器人的使用门槛。同时，节卡新一代共融协作机器人已深度融合视觉，保障机器人、人、作业环境三者之间自然交互、自主适应，显著拓宽了机器人的应用边界。素材来源：节卡机器人更多精彩内容推荐阅读>>节卡机器人首次提出S³产品概念，将携多款新品亮相2020上海工博会！>>工业上机器换人带来的失业问题如何看待？美国曾经这样做！中国走在路上！>>2020 ITES深圳工业展启幕——让智造引领产业变革

在传统工业机器人领域逐步取代人类完成单调、重复性高、危险性强的工作时，协作机器人开始成功应用至各工业领域。当前阶段，已经实现协作机器人与人混线生产。随着机器人智能水平的提升，下一阶段将实现人机共融。 从人机协作到人机共融，作为协作机器人革新领导者节卡机器人已抢占此轮技术制高点。据了解，节卡机器人将携All-in-one共融系列协作机器人等新品亮相9月15~19日在上海举办的第22届中国国际工业博览会。“人机共融”是整个机器人行业的未来，能在同一自然空间里工作，能够紧密地协调，能够自主的提高自己的技能，能够自然的交互，同时要保证安全。实现这样的与人共融的机器人，人与机器人的关系就会改变，是一种朋友关系，可以相互理解、相互感知、相互帮助。 在技术方面，节卡机器人一直围绕本体、感知、执行三者协同发展方向努力，即机器人与机器人、机器人与环境、机器人与人，三者交互共融的方向发展。 基于未来产品发展方向，节卡机器人首次提出S³产品概念Smart-极智慧：智能感知、认知、编程与主动安全，能够识别人或者其他设备的意图的各种安全的、智能的学习算法和自主系统。Simple-极简单：通过感知增强技术，机器人自学习，AI等技术，机器人可以与人自然交互，从而实现人机共融。Small-极小巧：智能产品形态的发展是高度集成、灵活小巧，并借助生、机、电、光等一体化（All-in-one）技术，达到极致小巧的智能硬件产品形态。 可以看出，节卡机器人在智能硬件、图形化编程、无线示教、机器视觉、安全防护等技术方面已达到行业领先水平。 节卡机器人All-in-one共融系列协作机器人应用场景更加广泛，不仅在传统行业有优势，其小巧、简单、智慧功能使其在商业新消费、智慧物流、无人配送等行业大有所为。 据悉，节卡机器人在上海工博会现场除了发布All-in-one共融系列协作机器人，还将发布新产品应用及视觉产品，敬请期待。更多精彩内容推荐阅读：>>恰佩克 | 拓斯达荣获智能制造系统解决方案供应商TOP10>>新发展格局对传统制造业发展提出更高要求>>2019年工业互联网产业规模超2万亿元，5G+工业互联网正加速发展

PET塑料一般为塑料瓶装饮料的常用原料，优点是粘度低、流动性好、比热容大等。缺点是：易粘料、成型温度高、料温调节范围窄、工艺性差等。根据PET塑料的特性，我们可从以下几个方面来选择PET注塑机：1、螺杆。螺杆长径比，设计专用PET螺杆，一般塑料螺杆的长径比在18-22左右，PET螺杆的长径比一般都是1:24以上，长径比越大塑化能力越好。2、 容模空间。由模具尺寸判定机台的大柱内距、模厚、模具最小尺寸及模板尺寸是否合适，以确认模具是否放得下 。模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距； 模具的宽度及高度最好在模板尺寸范围内； 模具的厚度需介于注塑机的模厚之间； 模具的宽度及高度需符合PET注塑机建议的最小模具尺寸。 3、 产品取出空间。由模具及成品判定开模行程及托模行程是否足以让成品取出。 开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上； 托模行程和托模力需足够将成品顶出。 4、 锁模力。由产品及塑料决定机器锁模力吨数。 当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必须提供足够的锁模力，使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下： 由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积；        撑模力量＝成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2); 机器锁模力需大于撑模力量，且为了保险起见，机器锁模力通常需大于撑模力量的1.17倍以上。 初步确定锁模单元的规格，并大致确定PET机器吨数，接着必须再进行下列步骤，以确认哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。 5、 射得满。由成品重量及模腔数判定所需“射出量”并选择合适的“螺杆直径”。 计算成品重量需考虑模腔数（一模几腔）； 为了稳定性起见，射出量需为成品重量的1.35倍以上，亦即成品重量需为射出量的75％以内。 6、 射得好。由PET塑料判定“螺杆压缩比”及“射出压力”等条件。 PET塑料需要较好塑化能力和合适的螺杆压缩比设计，才有较好的成型效果，因此为了使成品射得更好，在选择螺杆时亦需考虑塑化需求及压缩比的问题。 7、加大储料马达。PET塑料易粘料、成型温度高等原因，需要较大的螺杆扭矩，往往会选择比普通机大两级或两级以上的储料马达以满足机器需求。8、加大动力系统。储料马达加大螺杆转速降低，在加大储料马达的同时也加大动力系统，保证机器运行更加稳定，缩短产品周期时间。有一些特殊问题可能也必须再加以考虑：  大小配的问题：       在某些特殊状况下，客户的模具或产品可能模具体积小但所需射量大，或模具体积大但所需射量小，在这种况下，厂家所预先设定的标准规格可能无法符合客户需求，而必须进行所谓“大小配”，亦即“大壁小射”或“小壁大射”。所谓“大壁小射”指以原先标准的夹模单元搭配较小的射出螺杆，反之，“小壁大射”即是以原先标准的夹模单元搭配较大的射出螺杆。当然，在搭配上也可能夹模与射出相差好几级。 另外需要考虑模具水路，提升模具的冷却效率，PET模具都配有专用PET分水块。更多精彩内容推荐阅读：>>收藏了！了解这些，5分钟搞定注塑机选型>>注塑机械手在选型时，需要考虑哪些方面？>>选购注塑机，必须先了解的几件事

导语：伺服系统选型并不仅仅是设备选择电机。在制定解决方案时，需要考虑各种因素，这不仅包括期望的性能要求，而且包括环境和连接等因素。本文重点介绍确定最佳伺服解决方案的整体方法。为机器设计选择伺服电机系统，首先要了解构成伺服电机或伺服驱动系统的组件。伺服系统是闭环系统，用于控制某些所需的运动，它们包括一个反馈装置，可在电机和驱动器之间提供恒定信息，以精确控制被驱动机构的位置、速度和转矩。通常，伺服设计是高动态系统，涉及带动负载快速的加速和减速。它们在四个象限中运行，这意味着它们可以控制转矩和速度，无论是正还是负。伺服驱动的选型需要一个系统性的解决方案。换言之，是一个需要考虑整体机械，电气和编程参数的整体方法。该系统包括确定机械负载、运动曲线（包括定位要求），伺服电机特性，以及电机和其他组件所处环境；特别是当电机以接近恒定的速度运行时，对成品、物料和/或加工过程自身所产生影响。机械负载和运动曲线参数让我们从理解机械负载和运动要求的含义开始。基础牛顿物理学断言：力（或旋转方向的转矩）与质量（旋转惯性）乘以加速度成正比，无论加速度是正还是负。在运动设计的背景下，机器构造具有其自身的质量和所承载负载的质量。因此，确定机械部件很重要——特别是运动质量和所需的运动曲线。将旋转运动转化为直线运动的办法千差万别，并受精度、负载、运动动力学和环境等因素影响。一旦了解了所使用的机制，理解运动动力学对确定最佳伺服电机解决方案来说非常重要。运动曲线不仅包括从一点到另外一点的运动，而且还包括在这一运动中可能运用的功能，比如与部件加工相关的推力。加速，匀速和减速，以及停留和暂停时间，都包括在系统的整体运动曲线中。分度移动可能是简单的三角运动，可变梯形或1/3-1/3-1/3（与RMS转矩相关的最高效运动）。图1 伺服系统选型和选择工具很多厂商提供选型和选择工具，以帮助用户根据应用的运动要求构建运动配置文件。大部分软件工具，比如科尔摩根的Motioneering平台提供多种运动描述方式，可以协助您计算加速度、运动时间、距离、速度和停留时间。图1显示了基本的1/3-1/3-1/3曲线，引入了50%的加加速度以平滑加速度。在本例中，我们选择在1秒中移动8英寸，并使用50%的加加速度和2秒的停留时间。系统根据加速时间的1/3，匀速的1/3，以及减速度的1/3来计算运动。使用工具计算出的最大速度为720in/min。可以看到“S”曲线轮廓（基于50%的加速度）。此外，对于该运动，可以看到在运动横向部分应用了推力负载（红线）——这种运动曲线可能是正在进行加工。停留时间也可以看到为3秒。停留部分非常重要，因为所有与该曲线相关的参数将被用来计算RMS转矩，它将是我们用来选择正确电机的一个度量。除了运动曲线外，理解负载在分辨率、精度和重复性的实际定位要求也很重要。这将受到反馈装置选择和（更显著地）以间隙和柔量形式的机械配件空动量的直接影响。除非设计可以使用直驱动电机解决方案，否则它将包括某些类型的机械传动。旋转变线性的动力传动（将旋转电机输出转换成轴行程）可通过皮带轮驱动，或基于螺杆的机构完成，比如滚珠丝杠。旋转传动包括齿轮箱或皮带驱动组件，以便使用各种尺寸的滑轮作为减速器。在某些应用中，被移动的部件对总运动质量具有显著贡献。一种特殊情况就是机器轴必须移动变化的质量——比如在机器人系统的分配或加工过程中。其中总负载变化可能是调整伺服驱动的一个因素。运动中的组件必须将其惯量求和并反射回电机轴，除惯量外，还必须考虑外力、摩擦和低效率问题。伺服设计的环境考虑因素这还没有结束。在确定伺服设计时，只有某些可用的机构才能经济高效地提供所需的运动、承载能力和精度。经常被忽视的一个考虑就是伺服系统运行所在的环境。大多数伺服电机的额定工作温度为40℃——这是一个非常温暖的环境，但在许多工厂和工业环境中都是典型的。驱动电子器件的耐热性不是很高，并且由于它们的额定环境温度也是40℃，因此管理它们运行处的环境温度成为一个挑战。通常，需要在控制柜内采用强制冷却方法，以保持适当的环境条件（温度和湿度）。因此，必须考虑电机和驱动器所在的位置。当然，可以将电机直接安装或集成到设备上，以驱动承载负荷的机制。相比之下，集中式方案中的驱动器位于控制柜内——它通常需要获得冷却。制造商根据电机运行的环境条件来定义部分电机性能。如上所述，许多设计人员假定电机的额定环境温度为40℃，但是偶尔提供的电机规格是25℃。因此，在审查规格时要注意了解所公布的额定参考值。如果机器运行的环境温度超过额定环境温度，电机将无法达到额定功率。其他环境条件可能会影响到电机油漆和密封件以及其他机械子组件。灰尘，污垢，潮湿，喷雾冲洗，卫生要求，爆炸性环境，真空环境以及辐射都需要特殊的伺服电机，具有针对当前恶劣环境量身定制的物理特性。选择过程在确定所需要的电机/驱动器系统构成时，前期选型工作的很大一部分来自机械和环境。现在，当用户选择最终产品时，必须考虑该系统所包含的其余系统组件。机械和环境将会继续影响对于反馈元件、布线以及最终选择的控制架构。反馈考虑和伺服电机特性根据定义，伺服系统具有在运行过程中测量速度、位置和其他系统参数的反馈装置。制造商可能只有有限的选择，但是应仔细考虑具体的应用参数，包括冲击负载和定位精度以及可重复性，这至关重要。旋转变压器往往在严苛环境下具有出色的性能，特别是对于较高的冲击负荷。旋转变压器是旋转的变压器，包括定子和转子部分围绕内核的缠绕线圈。相对于可能含有玻璃盘元件的编码器，这种结构允许以更高的温度运行，并且对于高冲击负载具有更高的耐受性。正弦编码器可以提供高分辨率，高达24位以及更高，以获得最佳定位精度。一些混合编码器可以通过更好的分辨能力来提供旋转变压器的稳健性。这些智能编码器基于具有电子元件的旋转变压器，可以解读正弦和余弦信号，并将它们转换成高分辨率的数字信号，该信号将被传递给伺服驱动器，以便用于速度和位置反馈。目前，最新的编码器提供各种通信协议（EnDAT，BiSS和DSL），并提供高分辨率和低噪声能力，以帮助实现向伺服驱动器和控制器提供最佳反馈信号。另外一个取决于应用要求的反馈选择就是需要绝对位置反馈还是增量反馈。在旋转系统中，一旦使用单圈设备完成360度旋转，就可以从0开始计数。而多圈绝对编码器可以让系统知道它的位置，不仅是电机在360度旋转中的位置，而且知道在每个方向上它所完成的圈数。因此，它知道自己的精确位置。知道这一点和工具及其他轴的位置非常重要。另一方面，简单的增量编码器可以确定在一个单圈旋转中的位置，但是只有在上电周期中找到零点之后。因此，用户将不知道完成了多少个周期，甚至是在上电时在360度旋转中的绝对位置。除了伺服电机和伺服驱动器本身之外，实际上二者之间的接线也很重要。电缆柔韧性（通过其允许弯曲半径加以定义）是一个主要考虑因素，特别是当电缆与轴一起运动时。电缆长度可能受所考虑编码器类型的限制。阻抗，压降等电缆参数，结合编码器的信号强度是长度考虑方面的关键要素。市场上提供的一些较新的设备以非常高的传输速率向驱动器（比如DSL，EnDat和BiSS）传输串行信息，这些信息将会受到长度的影响，特别是阻抗和信噪比。甚至连接器也在“反馈”循环中起作用，因为连接器需要处理从这些设备生成的各种信号。与电机功率相关的另外一个电缆长度要素与当今PWM驱动器中涉及的高开关频率相关。电机电源线中存在噪声，当电缆变长并接近电缆上频率波长的一半时，将会形成一个天线。天线会发送或接收信息（在这种情况下产生噪声），这是不应该出现在高性能系统中的。最后一个参数：运动控制和网络——集中式与分散式最后一个考虑因素可能会造成整体设计过程重复（以及改变设计的其他指定组件）的一项考虑就是系统架构。工程师必须要问：我应当专注于一种带有驱动器、控制器和支持电子器件，并封装在一个集中机柜内的集中控制系统，还是将驱动器在机器上加以分散（一种分布式系统方法）才更加有利，性价比更高？具有多个轴（这些轴可能分散在机器各个位置）的机器，将是分布式解决方案的理想候选者。这种方法可以大幅减少电缆需求，节省长电缆的布线以及与这些电缆配套的电缆槽和支架相关的成本。此外，将驱动器移出机器可以减小容纳控制和支持电子组件所需机柜的尺寸，从而再次降低成本，并降低机柜内的冷却要求。另一方面，紧凑型并具有较少轴数的机器将不会受益于传统集中式方法。结论在针对应用选型伺服系统时必须考虑许多事情，在本文中已经介绍了其中的许多要素。影响组件选择的另一个选择就控制系统。控制类型通常在机器设计讨论的早期阶段就已经指定，并取决于多种因素，同时控制选择通常锁定现场总线通信标准的选择。更多精彩内容推荐阅读：>>如何选择合适的钣金去毛刺机？按这三大标准来！>>普通电机，减速电机，步进电机，伺服电机的区别，你都知道了吗？>>【干货】如何选择和使用注塑机螺杆？——注塑机螺杆知识大全