歐美工業工匠精神METRIX 9060-SCTS-001

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傳統的機器設計工程師通常著重選擇現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勢。將電機直接集成到轉軸元件上，可降低整體系統慣量。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定時間，從而增加系統帶寬。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化性能。機器性能優化為機器制造商提供了潛在優勢，使其產品在競爭中脫穎而出。

增強環境適用性

在運動控制傳動設計中，機器設計人員可能需要對特定環境因素進行管理。例如，根據機械和環境因素需要，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環境，以應對典型的工業灰塵和散熱問題。然而，遇到特殊環境時，則需要對電機進行定制，以應對特定的環境挑戰，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，伺服系統包含一個執行器(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動器。傳感通過電流傳感器或編碼器、旋變以及視覺系統，為大腦提供反饋信息。

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

伺服系統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，包含幾百條肌肉、多個反饋裝置，以及一個可以迅速做出調整的控制系統。

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、壘上的球員數量、當前出局人數、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，將信號發送給多個肌肉，從而協調揮動球棒擊球。如果擊球手未擊中球，大腦則會分析錯誤，做出調整應對下一次投球。人體像伺服系統一樣，通過協調動作節奏進行工作。

現代工業的伺服系統有了顯著的進步，包括復雜的控制器以及多種反饋設備和快速處理器，可以在一納秒內做出數個決定，以執行所需運動控制。通常工業伺服系統細分包括：

伺服電機

伺服電機——系統的肌肉，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，以及直線或旋轉電機。電機產生加速和移動負載所需的轉矩。

伺服驅動器

伺服驅動器——這可以是系統的大腦，也可以是大腦的一部分。簡單的伺服驅動器可以控制轉矩和速度，而更高級的伺服驅動器可以提供額外功能，可使用編程功能配置為定位器。驅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——系統的大腦，利用編程環境，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，也可以與伺服驅動器集成。

反饋

反饋——系統傳感，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。復雜控制系統可能包括更多*進的反饋形式，例如視覺系統。

電纜

電纜——伺服系統相互連通，因此反饋、通信和電力反饋電纜成為連接大腦、肌肉和感官的神經系統。　工業機器人的用途，可能比您想象的還要廣泛。現在的工業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，中小企業也*可以承受。

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

它們的優點不止是靈活，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工作臺上進行人機協作。但是，想要大的發揮出它們的潛能，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，我們需要為工業機器人提供合適的支撐結構。在這方面，工業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“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，比如方便運輸的機器人臺面，可以選擇各種轉向腳輪、定向腳輪和水平調節腳輪。內置蹄腳的水平調節腳輪 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 的可調節腳輪可以立即將穩定、固定的支撐結構轉變為移動機器人工作臺。 不僅如此，item 的各種產品還能幫助您搭建機器人護罩。

不僅如此，item 的各種產品還能幫助您搭建機器人護罩——即使是傳統的工業機器人也沒有問題。比如，鋼質軋花網 4mm 40×40 是大型護罩和圍欄系統的理想選擇，它可以根據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控的解決方案。

如果您希望工作環境整潔安靜，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)就配備了機器人所需的一切組件，可直接在工業環境中使用。而機械臂和其他配件也可以輕松地安裝在可調節槽軌臺面上。除此之外，電纜和操作元件也可以整齊地收納在 XMS 型材的內置電纜線槽中。如果是用機器人開展協作任務，安裝了協作型機器人的協作型工作臺(下圖右側)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作型機器人。

另外，item 現有的工作臺系統也可以經過改裝，輕松滿足協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節能力。

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勢，它也能為傳統的工業域帶來好處(比如我們之前講過的一家機器人制造商自己開發成功了機器人病毒自動檢測站)。