如何正确选择工业机械手和步进电机
2009-12-22 15:37阅读：
助力机械手 气动机械手
1，如何准确选择工业机械手和步进电机？
主要视详细应用情况而定，简朴地说要确定：负载的性质（如水平仍是垂直
负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口
界面和通信方面的要求），主要控制方式是位置、转矩仍是速度方式。供电电源
是直流仍是交流电源，亦或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器
或控制器的型号。
2，选择步进电机仍是伺服电机系统？
实在，选择什么样的电机应根据详细应用情况而定，各有其特点。请见下表，
天然明白。
步进电机系统
伺服电机系统
力矩范围 中小力矩（一般在 20Nm 以下）
小中大，全范围
低（一般在 2000RPM 以下，鼎力高（可达
5000RPM）,直流伺服电机
速度范围
矩电机小于
1000RPM）
更可达 1~2 万转/分
多样化智能化的控制方式，位置/
控制方式
主要是位置控制
转速/转矩方式
低速时有振动（但用细分型驱动
平滑性
好，运行平滑
器则可显著改善）
精度
一般较低，细分型驱动时较高 高（详细要看反馈装置的分辨率）
矩频特性
高速时，力矩下降快
力矩特性好，特性较硬
过载特性
过载时会失步
可 3~10 倍过载（短时）
大多数为开环控制，也可接编码
反馈方式
闭环方式，编码器反馈
器，防止失步
光电型旋转编码器（增量型/绝对
编码器类型
-
值型），旋转变压器型
响应速度
一般
快
耐振动
好
一般（旋转变压器型可耐振动）
温升
运行温度高
一般
维护性
基本可以免维护
较好
价格
低
高
3，何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
有刷电机本钱低，结构简朴，启动转矩大，调速范围宽，控制轻易，需要维
护，但维护利便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对
本钱敏感的普通产业和民用场合。
无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，滚动
平滑，力矩不乱。控制复杂，轻易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波
换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿
命，可用于各种环境。
交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中
一般都用同步电机，它的功率范围大。目前技术已有厂家可以做到很大的功率。
4，使用电机时要留意的题目？
上电运行前要作如下检查：
1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入
的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开
始时不要太大）；
2）控制信号线接牢靠，产业现场最好要考虑屏蔽题目（如采用双绞线）；
3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，
再逐步连接。
4）一定要搞清晰接地方法，仍是采用浮空不接。
5）开始运行的半小时内要紧密亲密观察电机的状态，如运动是否正常，声音和
温升情况，发现题目立刻停机调整。
5，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地往返动，运行时有时
还会失步，是什么题目？
一般要考虑以下方面作检查：
1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要
选用力矩比实际需要大 50%~100%的电机，由于步进电机不能过负载运行，哪怕
是瞬间，都会造成失步，严峻时停转或不规则原地反复动。
2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>10mA），以使光
耦不乱导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，假如上位控制器的输出电路
是 CMOS 电路，则也要选用 CMOS 输入型的驱动器。
3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电机规
定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不不乱，
甚至处于惰态。
4）电机未固定好时，有时会泛起此状况，则属于正常。由于，实际上此时
造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必需固定好。
5）对于 5 相电机来说，相位接错，电机也不能工作。
6， 我想通过通信方式直接控制伺服电机，可以吗？
可以的，也比较利便，只是速度题目，用于对响应速度要求不太高的应用。
假如要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上面有 DSP 和高
速度的逻辑处理电路，以实现高速高精度的运动控制。如 S 加速、多轴插补等。
7， 用开关电源给步进和直流电机系统供电好不好？
一般最好不要，特别是鼎力矩电机，除非选用比需要的功率大一倍以上的开
关电源。由于，电机工作时是大电感型负载，会对电源端形成瞬间的高压。而开
关电源的过载机能不好，会保护关断，且其精密的稳压机能又不需要，有时可能
造成开关电源和驱动器的损坏。可以用常规的环形或 R 型变压器变压的直流电
源。
8， 伺服电机的码盘部门可以拆开吗？
禁止拆开，由于码盘内的石英片（玻璃码盘）很轻易破裂，且进入灰尘后，
寿命和精度都将无法保证，需要专业职员检验。
伺服电机工作时带动动光栅高速旋转（可达 3000rpm
或更高），动光栅和静
光栅之间只有十几丝的间隙，再加上电机运行时有震惊、电机轴承油隙形成电机
轴“串动”等，故消息光栅安装的要非常平行、平整、运行平稳，否则动光栅和
静光栅的相对运动就轻易磨擦，造成电机编码器故障（俗称“刮盘”）而且无法
修复只能将电机内的编码器报废。
由此也不难理解，安装编码器的伺服电机的后壳部门都有显著标识:禁止敲
击
但实际应用中，仍是有用户因种种原因，电机安装/或拆卸时用榔头敲，这
样很轻易造成电机码盘损坏。
9，步进和伺服电机可以拆开检验或改装吗？
不要，最好让厂家去做，拆开后没有专业设备很难安装回原样，电机的转定
子间的间隙无法保证。磁钢材料的机能被破坏，甚至造成失磁，电机力矩大大下
降。
10，几台伺服电机可以作同步运行吗？
可以的。
11，伺服控制器能够感知外部负载的变化吗？
部门功能较强的伺服驱动器是可以的，如碰到设定阻力时休止、返
回或保持一定的推力跟进。
12，可以将国产的驱动器或电机和国外入口的电机或驱动器配用吗？
原则上是可以的，但要搞清晰电机的技术参数后才能配用，否则会大大降低
应有的效果，甚至影响长期运行和寿命。最好向供给商咨询后再决定。
13，驱动器和系统如何接地？
a.
假如在交流电源和驱动器直流总线（如变压器）之间没有隔离的话，不
要将直流总线的非隔离端口或非隔离信号的地接大地，这可能会导致设备损坏和
职员伤害。由于交流的公共电压并不是对大地的，在直流总线地和大地之间可能
会有很高的电压。
b.
在多数伺服系统中，所有的公共地和大地在信号端是接在一起的。多种
连接大地方式产生的地回路很轻易受噪音影响而在不同的参考点上产生电流。
c.
为了保持命令参考电压的恒定，要将驱动器的信号地接到控制器的信号
地。 它也会接到外部电源的地，这将影响到控制器和驱动器的工作（如：编码
器的 5V 电源）。
d.
屏蔽层接地是比较难题的，有几种方法。准确的屏蔽接地处是在其电路
内部的参考电位点上。这个点取决于噪声源和接收是否同时接地，或者浮空。要
确保屏蔽层在统一个点接地使得地电流不会流过屏蔽层。
14， 减速器为什么不能和电机正好相配在尺度转矩点?
假如考虑到电机产生的经由减速器的最大连续转矩，很多减速比会远远超过
减速器的转矩等级。 假如我们要设计每个减速器来匹配满转矩，减速器的内部
齿轮会有太多组合(体积较大、材料多)。 这样会使得产品价格高，且违背了产
品的“高机能、小体积”原则。
考虑到交流伺服驱动器内部在位置指令模式下，还有电子齿轮（电子齿轮比
G：推荐范围 1/50≤G≤50），可以很利便地和各种脉冲源相匹配，以达到用户
理想的控制分辩率（即角度/脉冲）。
通过和机械减速器配合，既可实现精确定位，又可知足超大转矩连续输出。
15，如何选择使用行星减速器仍是正齿轮减速器?
行星减速器一般用于在有限的空间里需要较高的转矩时，即小体积大转矩，
而且它的可靠性和寿命都比正齿轮减速器要好。正齿轮减速器则用于较低的电流
消耗，低噪音和高效率低本钱应用。
16， 对普通电机而言，作甚负载率(duty cycle)?
负载率(duty
cycle)是指电机在每个工作周期内的工作时间/（工作时间+
非工作时间）的比率。假如负载率低，就答应电机以 3 倍连续电流短时间运行，
从而比额定连续运行时产生更大的气力。
