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精密转矩电机定位平台原理及应用
2010-03-08 16:23:02

1. 特色与优点
与传统结合旋转伺服电机与减速齿轮的平台比较:
直接驱动,没有减速齿轮,如图1所示。

图1 HIWIN转距电机与传统伺服电机加齿轮箱的比较
TMS的优点有:
● 体积小,安装容易;
● 较少磨耗与发尘,可靠性、效率与寿命提高;
● 减少中间减速齿轮旋转质量与齿轮背隙,定位反应快,重复定位精度与定位精度高;
● 也因免除了减速齿轮,整体平台散热均匀,且结构热膨胀旋转对称,可得较稳定的定位精度。且可加装水冷装置,使系统在大扭力高负载下,温度更加稳定,精度表现更加出色。
2. 应用领域
HIWIN-TMS转矩电机的主要应用领域包含半导体与面板设备、工具机、工业自动设备与航天与国防。典型半导体与面板设备的应用包含快速的工件检测与分类,晶圆与面板的传输定位等。如图2所示,一客户结合本公司线性电机定位平台(水平轴)、螺杆定位模块(垂直轴)与TMS成一快速晶圆取放机械手臂,与传统取放平台比较,这非传统、低成本机械手臂不但定位精度提升,且产出提高2倍以上。

图2 HIWIN精密转矩电机平台的应用
主要工具机应用有三项:A/C轴旋转定位、五轴加工机旋转加工头与快速刀具转换模块。早期工业自动化使用TMS的是产业机器人、近期兴起的则是电动汽车的使用。TMS于国防的应用如载具的控制与模拟训练,在航天上应用如天文望眼镜的控制。另外值得一提近期TM的应用是家电洗衣机滚筒的驱动与居家电梯的驱动。
3. 动作原理、种类与主要构成
由于没用减速齿轮,为达到相当输出扭矩,TMS采用较一般旋转伺服电机更多磁极的高扭矩输出电机,HIWIN-TMS采用多级3相永磁马达。
其优点主要表现在:
● 高扭矩容积比;
● 高效率,发热量低;
● 可搭配市面伺服马达驱动器,系统整合限制低。

图3 精密转矩电机的结构
图3为大银T M S系列定位平台构成剖面图,其主要构成组件为:轴承、中空旋转主轴、永磁动子、线圈定子与位置编码器。其中位置编码器是以影响T M S定位性能的关键组件之一。常用两种位置编码器:光学式 (optical type)与分解器式(resolver type)。光学式分辨率较高,但是单价高,而分解器成本低,且可在恶劣环境操作。
4. 转矩电机定位平台选用

图4 HIWIN转矩电机平台系统
图4为转矩电机定位平台的一电控配置布局例,图中转矩电机平台采大银TMS系列平台,电机驱动使用美商COPLEY XENUS 型驱动器,转矩电机定位平台选用与传统伺服电机选用步骤类似如下:
第一步:确认需求的最大转速与负荷旋转贯量没超过额定值;
第二步:确认需求的定位分辨率与重现度没超过额定值;
第三步:依据应用的运动速度曲线图(Motion Profile)计算等效扭矩;
第四步:确认所求等效扭矩小于额定马达连续扭矩;
第五步:确认应用煞车时是否需要回升电阻。

5. 结 论
以上本文简介转矩电机定位平台的特色与应用、动作原理、种类结构与选用步骤,希望能对国内广大的机械、电气设计工程师设计设备时提供一条新思路,在未来机械设备高精度、高速度、洁净环保的高要求下,提升自身设备的附加值,提升市场竞争力。天津隆创日盛公司将在大银HIWIN集团的带领下,全力为国内广大设备生产厂商提供更高性价比的产品、更加优质周到的服务。■

关于隆创日盛:
天津隆创日盛科技有限公司隶属于大银(HIWIN)集团。
集团总部位于台湾省台中市工业区。关系企业:大银微系统股份有限公司、上银科技股份有限公司,主要生产基地均在台湾。同时HIWIN集团分别在德国、瑞士、捷克、日本、美国、俄罗斯、巴西、南非等国家设立研发生产及销售机构。已基本构成覆盖全球主要工业国家的销售和服务网络。天津隆创日盛科技有限公司总部位于中国北方经济中心的天津,设有近两千平方米的仓储、加工、物流中心服务全国,并在上海,东莞设立一千平方米集散中心,覆盖长三角珠三角及环渤海三个重要制造业区域,同时在全国主要工业区域设立十几个分公司,办事处、近距离服务于制造业,企业。
www.hiwinlc.com.cn

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