三木MIKIPULLEY無勵磁制動器在伺服電機及關節機器人上的應用

天津奧祥盛世

三木MIKIPULLEY無勵磁制動器在伺服電機及關節機器人上的應用

——BXR及BXR-LE超薄型制動器推介

作者：15900278792

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摘要：簡單介紹日本三木無勵磁制動器，推介BXR及BXR-LE在伺服前端外置及關節機器人上的應用

關鍵詞：日本三木 MIKIPULLEY 制動器 伺服電機 外置 關節

天津奧祥盛世科技發展有限公司，作為三木產品主要供應商之一，近年在無勵磁制動器應用領域，取得不少寶貴經驗，獲益頗多。在此，簡單為大家分享一下伺服前端外置及關節機器人上的應用：

當今很多運動控制設備應用中，為了確保設備部件在停電時的緊急制動或長時間保持停止狀態，這就需要選用制動器，俗稱“抱閘”。那么先來介紹一下“抱閘”——日本三木無勵磁型電磁制動器，如圖1：

圖1

以下為其結構簡圖，如圖2

圖2

如上圖2所示，簡要介紹安裝及工作原理如下：

1，整個制動器大致呈扁圓柱體狀，安裝在固定法蘭盤上。

2，圓盤轉子制動盤通過帶有鍵槽安裝孔的轉子輪轂安裝在旋轉軸上。

3，當定子線圈通電產生電磁吸引力，電樞板受到電磁力吸引克服轉矩彈簧推力緊靠定子側表面，此時轉子制動盤與定子和前邊之間的都有空隙，可以允許轉子隨旋轉軸旋轉。

4，當定子線圈斷電，電磁吸引力消失，此時轉矩彈簧將電樞板壓向轉子側和前板；轉子盤被電樞板和前板夾緊使得旋轉軸和轉子無法旋轉，從而起到制動和保持的作用。

這種制動器與電機內置的電磁制動器的原理一樣，都是靠彈簧的推力產生摩擦力的制動器：在停電時緊急制動、長時間保持停止狀態、防止機械空轉等方面發揮制動和保持位置的性能。

下面通過實物再認識一下，如下圖3、圖4：

圖3           圖4

圖3前板側可以看到法蘭固定孔，以及棕色的“轉子制動盤”。

圖4制動器側，自上而下分別是：前板，轉子制動盤，電樞板和定子線圈外殼。

了解了以上產品的結構和原理，下面談一下使用。

目前機械設備要起到緊急停止或者長時間保持制動狀態時，其實是以選用電機自帶內置抱閘為主的。但在使用過程中，不少特別應用場合，電機自帶“抱閘”可能存在著諸多局限性，比如：

1，電機內置“抱閘”的制動扭矩或保持力矩不足時，由于同一個機座號的電機均配置同一個規格的制動器，因此要提升制動扭矩，往往需要增大選配的電機機座號，這樣會極大增加了設備成本。

2，電機內置電磁制動器，增加了電機的體積和安裝空間需求，尤其是增加電機軸長方向的尺寸，這對于很多電機安裝空間極為緊湊的應用（如機械臂關節等），極大的增加了集成和組裝的難度。

3，電機內置制動器，廠家出廠時，都是按保持制動配置，但有個別用戶，需要的是經常緊急制動，用戶頻繁的打開/閉合緊急制動，產生摩擦，如果使用電機內置制動器將極大降低電機使用壽命。

4，另外，電機內置的制動器通常是安裝在電機尾部的（差不多和反饋編碼器位置很接近），其制動和保持扭矩是需要通過電機軸和聯軸器等一系列機械傳動機構傳導到最終部件負載的，這之間的非剛性扭轉和背間隙產生的位置角度偏差，對于某些需要在停止時依然保持較高精度的應用來說，會產生一系列問題。

基于以上各類不同原因，在實際的應用中可能會需要使用到外置的，可以安裝于電機軸前端的，或者離負載部件更近的電磁制動器；這種場合往往要求結構更加緊湊，尺寸要求更小更薄，這也正是我們這次要為大家介紹的三木無勵磁制動器中的重點：BXR（實物圖5）、BXR-LE（實物圖3、圖4、圖6）超薄型制動器——厚度一般為其它廠家相應產品厚度的1/2至1/3

圖5           圖6

以下以BXR-LE為例進行，部分數據及比較，見表7、圖8、表9、圖10：

表7

    圖8

    表9

圖10

    通過以上BXR-LE的產品參數尺寸等的展示，以及圖10的直觀對比，可以看到，將我司BXR-LE在合適的場合進行電機前端外置安裝，對于尺寸結構控制，是非常有效的。

下面看一下電機軸前端的安裝實例（BXR-040-10LE）如圖11、圖12、圖13：

圖11           圖12                                                 圖13

如圖11這種安裝方式，需要通過一個中間過渡法蘭將其固定在電機法蘭盤上；

如圖12，這種安裝，可直接將電機軸相應部位設計成同轉子盤連接的尺寸，進一步壓縮整體尺寸；也可通過轉子轂連接。

綜合圖11、圖12、圖13，可以看到制動器電源出線，同時也能理解制動器此時如何安裝了。

下面看一下應用實例中制動盤的動作，圖14、圖15（不是BXR-LE，僅示意銜鐵與定子位置）：

圖14                      圖15

圖14，此時為定子線圈斷電時，壓力彈簧將銜鐵推離定子（銜鐵和定子間產生小縫），進而將銜鐵和制動盤緊緊擠壓到前板上，轉子夾在中間不能旋轉，此為制動狀態。

圖15，定子通電，電磁線圈產生吸引力，吸引銜鐵，銜鐵克服彈簧推力，銜鐵緊緊吸附于定子線圈上（銜鐵和定子見無縫隙），此時轉子與銜鐵、轉子與前板間，都有小縫隙（轉子在里面的位置，不容易觀察），處于自由旋轉狀態，即制動器打開的狀態。圖14與圖15之間銜鐵位置的差別，就是這個小縫隙，就是制動器打開和關閉時的動作行程，可見，縫隙越小，制動器的動作時間就會越短，應答性越好。BXR-LE的應答時間見表7，以BXR-040-10LE為例，銜鐵的吸引和釋放時間分別是60ms和20ms，在同行業產品中，動作時間是非常快速的。

以上說明，主要闡述了我司BXR及BXR-LE超薄型制動器，在一些結構緊湊，尺寸要求較嚴格的場合，同以往相比，給出了一些不一樣的方案，有其鮮明的特點。下圖16、圖17：

圖16                          圖17

這兩幅圖也都是該產品用于前端外置安裝，圖16是將帶輪及電機軸，同制動器轉子轂進行一體化設計，進一步壓縮了原來轉子轂的部分空間；而圖17展示了關節機器人控制機械臂關節尺寸的應用，同時該BXL-LE產品很小的重量，對于機械臂將電機的扭矩更多的用于提取負載重量，也是很有好處的。

以上這些無勵磁產品，包含BXR及BXR-LE等超薄產品，一經推出，便受到了國外電機廠家及機械臂廠家的廣泛應用及好評，天津奧祥盛世科技發展有限公司，同樣將其作為重點介紹給我們國內的用戶，希望能帶給我們廣大伺服廠家及關節機器人廠家更多的選擇。如有關于產品的任何問題，您可以給我們致電或者發送郵件至15900278792@139.com。

我們也提供伺服電機內置式的制動器，如BXW-R，其小外徑的特點，便于伺服電機內置，目前已經被眾多伺服廠家所采用，同時也被眾多關節機器人廠家采用。

相關三木無勵磁制動器型號列表：

BXR-015-10LE

BXR-020-10LE

BXR-025-10LE

BXR-035-10LE

BXR-040-10LE

BXR-050-10LE

BXR-06-10/20

BXR-08-10/20

BXR-10-10/20

BXR-12-10/20

BXR-14-10/20

BXR-16-10/20

BXW-01-10L/H/S/R

BXW-02-10L/H/S

BXW-03-10L/H/S/R

BXW-04-10L/H/S

BXW-05-10L/H/S/R

BXL-06-10

BXL-08-10

BXL-10-10

BXL-12-10

BXL-16-10

BXH-06-10

BXH-08-10

BXH-10-10

BXH-12-10

BXH-16-10

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補充BXR-LE詳細選型樣本

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下載還要積分啊？不是我設置的啊
不想下載的，可以留下郵箱

simpleplanfx

抱閘響應速度如何？是不是還需要自己做抱閘的邏輯？

天津奧祥盛世

simpleplanfx 發表于 2016-10-31 08:57
抱閘響應速度如何？是不是還需要自己做抱閘的邏輯？

響應速度看規格那個表里面，倒數第二列，第三列，這兩列數據，。，，自己不用做抱閘啊，就是抱閘自己靈活安裝，而不是固定于伺服電機的軀殼里，，，根據實際情況，這個能有效壓縮電機軸向長度，，，

天津奧祥盛世

simpleplanfx 發表于 2016-10-31 08:57
抱閘響應速度如何？是不是還需要自己做抱閘的邏輯？

一般0.02至0.05s之間吧，根據型號大小不同

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