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焊接机器人步进电机是一种用电脉冲信号进行控制,将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机。每个脉冲对应的转动角度固定,称作“步距角”。由于焊接机器人步进电机的步距或转速,不受电压波动和负载变化的影响,不受环境条件的限制,仅与脉冲频率同步,能按控制脉冲的要求立即启动、停止、反转或改变转速。它每一转都有固定的步数,在不丢步的情况下运行时,步距误差不会长期积累。因此,焊接机器人步进电机不仅在开环系统中做控制元件,而且在程序控制系统中做开发控制和传动元件用时能大大简化系统。

  通过控制脉冲个数来控制角位移量,可达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,可达到调速的目的。

  焊接机器人步进电机种类繁多,但通常为以下3种:

  (1)永磁式焊接机器人步进电机:它的转子用永磁材料制成,转子的极数与定子的极数相同。其缺点是步距大,启动频率低;优点是控制功率小,在断电情况下有定位转矩。焊接机器人步进电机可以制成多相,通常有一相、两相和三相。

  要减小步距角,可以增加转子的磁极数及定子的齿数。但转子要制成N-S相间的多对磁极是很困难的,同时,定子极数及绕组线圈数也必须相应地增加,这将受到定子空间的限制,因此永磁式焊接机器人步进电机的步距角都较大。

  (2)反应式焊接机器人步进电机:它是一种定子、转子磁场均由软磁材料制成,只有控制绕组,基于磁导的变化产生反应转矩的焊接机器人步进电机,又称为变磁阻焊接机器人步进电机。它的结构按绕组的顺序可分为径向分相和轴向分相。按铁芯分段,则有单段式和多段式。

  (3)永磁感应子式焊接机器人步进电机:它的定子结构与反应式焊接机器人步进电机相同,而转子由环形磁钢和两段铁芯组成,它与反应式焊接机器人步进电机一样,可以使其具有小步距和较高的启动频率,同时又有永磁式焊接机器人步进电机控制功率小的优点。其缺点是由于采用的磁钢分成两段,致使制造工艺和结构比反应式焊接机器人步进电机复杂。

  按定子上绕组来分,共有二相、三相和五相等系列。最常用的是两相混合式焊接机器人步进电机,其原因是性价比高,配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步,配上半步驱动器后,步距角减少为0.9°,配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍(0.007/微步)。由于摩擦和制造精度等原因,实际控制精度略低。对于同一焊接机器人步进电机,可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。

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