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库卡机器人伺服驱动器系统的分类和伺服驱动器烧MOS管的原因分析维修!
发布时间:2020-06-22        浏览次数:322        返回列表
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库卡(KUKA)机器人伺服驱动器(Servo Drive)伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制,实现高精度的传动系统定位,目前是传动技术的高端产品。

库卡机器人伺服驱动器
 
机器人对关节驱动电机的主要要求1、快速性电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好,一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。2、起动转矩惯量比大在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电动机的起动转矩大,转动惯量小。3、控制特性的连续性和直线性随着控制信号的变化,电动机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。4、调速范围宽能使用于1:1000~10000的调速范围。5、体积小、质量小、轴向尺寸短6、能经受得起苛刻的运行条件可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受过载。目前,由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用,一般负载1000N(相当100kgf)以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机,步进电动机和DC伺服电动机。其中,交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均采用位置闭环控制,一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向,无换向火花,在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1~10kW。

二、机器人驱动系统中所采用的电动机工业机器人驱动系统所采用的电机大致可细分为以下几种:1、交流伺服电动机包括同步型交流伺服电动机及反应式步进电动机等。2、直流伺服电动机包括小惯量永磁直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机、大惯量永磁直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机。3、步进电动机包括永磁感应步进电动机。速度传感器多采用测速发电机和旋转变压器;位置传感器多用光电码盘和旋转变压器。近年来,国外机器人制造厂家已经在使用一种集光电码盘及旋转变压器功能为一体的混合式光电位置传感器,伺服电动机可与位置及速度检测器、制动器、减速机构组成伺服电动机驱动单元。机器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大。三、常用的减速机构1、RV减速机构;2、谐波减速机械;3、摆线针轮减速机构;4、行星齿轮减速机械;5、无侧隙减速机构;6、蜗轮减速机构;7、滚珠丝杠机构;8、金属带/齿形减速机构;9、球减速机构。

库卡机器人伺服驱动器
 
库卡机器人伺服电机驱动器烧MOS管的原因:

库卡机器人伺服电机驱动器烧MOS管现象一旦启动,驱动器外接保险丝即烧毁,设备不能运行。维修人员在检查时,发现一功率管已损坏,但由于没有资料,弄不清该管的作用,功朝动的前置推动,换上一功率管,通电后,保险再度被烧,换上的管子亦损坏。

经维修检查,初始分析是对的,即保险一再熔断,驱动器肯定存在某一不正常的大电流,并检查出一功率管损坏。但对该管的作用没有弄清楚。实际上该管为机器人伺服电机电源驱动管,机器人步进电机为起动,因而要承受高压大电流。静态检查,发觉脉冲环形分配器的线路中,其电源到地端的阻值很小,但也没有短路。

根据线路中的元器数量及其功耗分析电源到地端的阻值不应如此之小,因此怀疑线路中已有元器件损坏。通电检查,发现一芯片异常发热。断电后将该芯片的电源引脚切断,静态检查,电源到地的阻置增大应属正常。测该芯片的电源到地的阻值很小。查该芯片的型号,为一非标型号,众多手册中没有查到。

经线路分析,确认其为该板中的主要元件:环形脉冲分配器。为进一步确认该芯片的问题,首先换耐压电流功率相当的机器人步进电机电源驱动管,恢复该芯片的电源引脚,用发光二级管电路替代机器人步进电机各绕组作模拟负载。通电后,发光二级管皆亮,即各绕组皆通电,这是不符合线路要求的,输入步进脉冲无反应,因此确认该芯片已损坏。

但是该芯片市场没有,在驱动器壳体内空间允许的情况下,采用了组合线路即用手头上已有的D触发器和与非门的组台设计了一个环形脉冲发生器,制作在一个小印制板上,拆除原芯片将小印制板通过引脚装在原芯片的焊盘上。仍用发光二极管作模拟负载,通电后加人步进脉冲按相序依次发光。拆除模拟负载,接入主机,通电,设备运行正常。

机器人驱动器在整个控制环节中,正好处于主控制箱(MAIN CONTROLLER)一>机器人驱动器(DRIVER)一>马达(MOTOR)的中间换节,他的主要功能是接收来自主控制箱(NC CARD)的信号,然后将信号进行处理再转移至马达以及和马达有关的感应器(SENSOR),并且将马达的工作情况反馈至主控制箱(MAIN CONTROLLER)。

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