工业机器人驱动设备：伺服电机、控制器、制动器与联轴器
工业机器人对驱动系统同时提出三项相互矛盾的要求：高功率密度（在最小转子质量与定子尺寸下实现高扭矩密度）、伺服回路内毫秒级的扭矩响应，以及减速器后±0.02–0.1 mm的定位精度。此外还有严格的功能安全要求（ISO 10218-1，STO/SS1/SS2类别）、与实时现场总线（EtherCAT、Profinet IRT）的集成，以及高节拍pick-and-place作业下定子的散热。
行业典型工况
- 六轴工业机械臂各轴伺服电机，用于弧焊/点焊、喷涂、装配及机床上下料（handling）——每轴功率0.05–7 kW
- 码垛与拆垛机驱动（四轴机器人，手腕负载50–800 kg），可在多班制下长时间连续运行
- 高速pick-and-place设备与并联（delta）机器人——节拍150–200次/分钟，要求低转子惯量与快速制动
- 龙门系统与多轴直线门架（X-Y-Z），用于激光切割、点胶、检测——配齿条与减速器的长行程轴
- AGV/AMR车间物流平台：车轮牵引伺服电机、平台举升驱动、转向控制
- 协作机器人（cobots），每个关节配扭矩传感器并通过ISO/TS 15066认证——低速、安全扭矩限制
- 机器人工作单元：将机械臂与零件供料输送机、分度转台及挡板和夹具等外围驱动集成
- 机器人控制电柜——伺服驱动器、运动控制器、单元PLC、辅助驱动变频器
伺服电机与力矩电机
工业机器人的核心是带内置17–23位单圈绝对编码器的无刷永磁同步伺服电机（PMSM）。电机特性直接决定机器人的额定负载、空载转速、重复定位精度以及长周期作业的热裕度。关键参数为：扭矩密度（N·m/kg）、转子惯量（低惯量利于动态响应）、峰值过载（额定值的3–4倍，持续1–3 s）以及反电动势波形（正弦波利于精确矢量控制）。
工业机械臂各轴伺服电机
Wolong WPM/WGM系列——专为机器人打造的紧凑型PMSM电机，内置保持制动器（失效安全型，断电即抱闸）和23位绝对编码器。机身细长、采用H系列法兰，可减小机器人关节直径。0.05–7 kW型谱覆盖负载5–500 kg机械臂的全部六个轴。
- — 每轴功率0.05–7 kW，扭矩0.16–47 N·m
- — 17–23位/圈绝对编码器（多圈，支持带电更换电池）
- — 内置电磁制动器，动作时间≤ 30 ms
- — 峰值扭矩为额定值的3–4倍，持续1–3 s
- — 轴端IP65防护，采用Viton密封
用于机器人控制器的汇川IS620P与SV630P伺服驱动器
汇川（Inovance）是我方品牌组合中唯一提供完整机器人技术栈的厂商：伺服驱动器（IS620P、SV630P）+运动控制器+PLC+HMI。SV630P驱动器支持125 µs周期的EtherCAT，按IEC 61800-5-2内置STO/SS1/SS2功能，并具备扭矩环自整定。应用于机械臂控制电柜及单轴定位系统。
- — 支持EtherCAT CoE / CSP模式（循环同步位置）
- — 内置STO、SS1、SS2安全功能（SIL3 / PLe）
- — 扭矩环响应时间≤ 1 ms
- — 惯量与扭矩负载自整定
- — 保护：IGBT过热、编码器断线、扭矩过载
用于直线轴与龙门轴的INVT DA200伺服电机
INVT DA200——用于XYZ门架、直线模组及进给轴的伺服电机和驱动器。支持EtherCAT、CANopen、Profinet，并可与INVT PLC配合，无需独立运动控制器即可构建多轴工作单元。应用于激光切割龙门系统及需要4–8轴同步的装配线。
- — 现场总线多轴同步（EtherCAT/Profinet）
- — 兼容齿条与滚珠丝杠传动
- — 内置再生模块或外置制动电阻
- — 直接的扭矩/速度/位置控制模式
- — 配23位编码器时定位精度可达微米级
AGV/AMR平台的牵引与转向伺服电机
车间物流移动平台（负载100–1500 kg的AGV/AMR）采用24–80 V DC低压伺服驱动，直接接入LiFePO4电池。每个驱动轮均为独立伺服，配内置减速器（驱动轮单元）或外置行星减速器。Wolong WPM-LV与Inovance IS810N用作牵引电机及转向轮驱动。
- — 24–80 V DC电池供电（低压系列）
- — 再生制动并将能量回馈电池
- — IP65防护，防车间粉尘及切削液飞溅
- — 低速区（启动、机动）扭矩密度高
- — 编码器分辨率满足里程计需求（≥ 4096脉冲/圈）
工作单元辅助功能电机
机器人工作单元中除机器人本体外，还运行着零件供送与排出输送机、分度转台、移送装置、夹具及卸料系统。这是Huali Y2/Y3/YE3系列通用电机（0.18–22 kW）以及集成于Boneng K/HB减速电机中的紧凑型IE3/IE4电机的典型应用领域。
- — 能效等级IE3或IE4（按客户要求）
- — 兼容变频器（F级绝缘）
- — 车间作业最低IP55防护
- — 可集成于减速电机（法兰式结构）
- — PTC或Pt100热保护
外围减速器与减速电机
机械臂本体采用专用精密减速器（谐波/harmonic、摆线RV），不在我方产品范围内，由机器人制造商配套供应。而整个工作单元外围——零件供料输送机、分度转台、齿条龙门轴、AGV平台及卸料线——则属于带伺服法兰、可直接安装伺服电机的工业减速电机领域。
用于龙门轴的精密行星减速电机
X-Y-Z门架各轴及单轴直线模组采用低背隙行星减速器（≤ 3–8角分），配伺服法兰以适配Wolong WPM或INVT DA200电机。传动比i = 3、5、10、25覆盖全部进给速度范围。长齿条龙门轴采用行星减速器+预紧驱动齿轮。
- — 背隙≤ 3–8角分（精密/高精密等级）
- — 适配标准机座号电机的伺服法兰
- — 扭转刚度≥ 14 N·m/角分
- — 兼容模数m = 2–5的齿条
- — 额定负载下使用寿命≥ 20,000 h
零件供料输送机减速电机
Boneng K（锥-斜齿）与HB（工业斜齿锥）系列用于向机器人供送毛坯的输送机、排出线及中间缓存。SF ≥ 1.3，因为自动化运行为连续S1工况。通常配变频器以匹配输送机速度与机器人节拍。
- — K系列（锥-斜齿）或HB系列（卧式工业型）
- — S1工况下服务系数≥ 1.3
- — 兼容INVT/Inovance变频器进行调速
- — 高速轴可选编码器以与机器人同步
- — IP55防护
分度转台与回转平台驱动
分度转台与焊接变位机采用Boneng W/K蜗轮或锥-斜齿减速电机，可为自锁型（蜗轮副）或加装保持制动器。位置定位精度由独立机械系统保证（端齿盘、分度销），减速电机仅负责工位间的过渡。
- — 自锁（蜗轮副）或内置制动器
- — 传动比30–80
- — 停止瞬间振动低
- — 兼容编码器以进行位置反馈
- — 刚性安装以承受转台的垂直载荷
AGV平台与直线台车减速电机
紧凑型Boneng HB减速电机及驱动轮单元，适用于负载达2吨的AGV/AMR。一体化设计将24–48 V DC伺服电机、行星减速级与橡胶轮集成。传动比按1.2–2.0 m/s的最高速度匹配。
- — 紧凑的驱动轮单元结构（电机+减速器+车轮）
- — 传动比匹配1.2–2.0 m/s行驶速度
- — 低噪声（夜班物流≤ 65 dBA）
- — 减速器腔密封，防粉尘及切削液侵入
- — 大修前使用寿命15,000–20,000 h
轴制动与急停制动
在机器人领域，制动器并非像起重机那样独立的大型部件，而是内置于伺服电机后端的紧凑型电磁盘式制动器。它起保持制动（holding brake）作用而非主动制动：由伺服驱动器使轴减速，制动器仅在断电、故障及周期间隙时锁定位置。对于关键轴（受重力载荷的垂直关节、重型码垛机），按ISO 10218-1要求采用双制动系统及外置急停制动器。
机械臂垂直轴保持制动器
失效安全型电磁盘式制动器（弹簧上闸、通电释放）内置于Wolong WPM/WGM及Inovance MS1伺服电机。断电或使能信号丢失时，弹簧在20–30 ms内将摩擦片压向制动盘，防止机器人手臂在自重下坠落。制动扭矩较轴保持扭矩留有2倍裕度。
- — 弹簧上闸式制动器（按DIN VDE 0580失效安全）
- — 制动扭矩≥ 电机额定扭矩的2倍
- — 断电时动作时间≤ 30 ms
- — 寿命≥ 500万次抱闸循环
- — 线圈供电24 V DC ± 10%
码垛机与重型机械臂急停制动器
负载200–800 kg的码垛机与机械臂采用双制动系统：电机内部主制动器+轴减速器输入轴上的外置电磁盘式制动器。急停时（E-Stop、安全门开启、扭矩超限）同时动作。按ISO 13849-1停机类别为Cat 1（受控停机）或Cat 0（立即断电）。
- — 双制动系统（内置+外置）
- — 符合ISO 13849-1，停机类别0或1
- — 兼容驱动器STO信号
- — 冗余制动器动作时间≤ 50 ms
- — SIL2/PLd功能安全认证
驱动器再生制动模块与电阻
伺服电机制动时，运动质量的动能回馈至驱动器直流母线。若不加以耗散，DC母线电压将超过阈值，驱动器进入过压保护。解决方案为外置制动电阻（适用于中等节拍）或将能量回馈电网的再生模块（适用于高强度pick-and-place设备及码垛机）。Inovance与INVT均提供两种方案。
- — 按工况循环计算耗散功率（峰值与平均值）
- — PWM级制动电阻，带热保护
- — 回馈电网时配EMC滤波的再生模块
- — 与伺服驱动器接口兼容（共直流母线）
- — DC母线过压保护
AGV/AMR平台制动器
移动平台采用集成于驱动轮单元的电磁制动器。当使能信号丢失、急停传感器触发（防撞条、安全激光扫描仪）或电池电量低于临界值时抱闸。重载平台另配带机械锁止的驻车制动器，用于长时间停放。
- — 断电时抱闸（失效安全）
- — 由安全激光扫描仪信号触发
- — 多车轮制动冗余
- — IP65防护，防车间粉尘
- — 兼容AMR控制系统（ROS / VDA 5050）
机器人工作单元中的联轴器
机器人关节内部并无传统意义上的联轴器——伺服电机通过刚性法兰与减速器连接。但在工作单元外围，联轴器无处不在：供料输送机、分度转台、龙门轴滚珠丝杠及辅助设备驱动中均有应用。主要要求是补偿安装后的轴向、角向及径向偏差，精密应用要求最小背隙，以及耐受频繁换向。
精密龙门轴波纹管联轴器
直线模组及龙门门架的滚珠丝杠传动采用Yongjing波纹管联轴器，零背隙、高扭转刚度。用于连接伺服电机输出轴与滚珠丝杠。薄壁波纹管可补偿0.1–0.3 mm / 1–2°的径向与角向偏差，同时传递扭矩而不损失定位精度。
- — 零背隙（zero backlash）
- — 扭转刚度≥ 5,000 N·m/rad
- — 轴向偏差补偿0.3–0.8 mm
- — 转速> 3000 r/min时经过平衡校正
- — 采用开缝夹紧式毂以实现快速安装
供料输送机弹性柱销联轴器
零件供料输送机、排出线及卷绕主轴驱动采用经典的Jiaohua YOXp / Yongjing LX弹性柱销联轴器。可缓冲启动冲击载荷并补偿0.2–0.8 mm偏差。与标准Boneng K / HB减速电机兼容。
- — 扭矩5–125 kN·m
- — 径向偏差补偿0.2–0.8 mm
- — 弹性元件寿命≥ 20,000 h
- — 无需拆卸机器即可更换弹性套
- — 兼容标准IEC法兰
分度转台爪盘式联轴器
回转至固定角度（90°/180°/分度工位）的分度转台采用爪盘式联轴器，补偿减速电机与转台轴之间可能的偏斜。可在短时启动/换向中传递高扭矩，且整个使用寿命内免润滑。
- — 扭矩50–2000 N·m
- — 角向偏差补偿至1°
- — 免润滑聚合物元件（PU / Hytrel）
- — 低惯量，利于快速加减速
- — 其中一个半联轴器兼容编码器
滚珠丝杠传动膜片联轴器
长行程滚珠丝杠传动（行程2–6 m）采用带薄钢片组的膜片联轴器。在最小背隙下传递高扭矩，并补偿丝杠热膨胀产生的偏差。应用于激光切割龙门轴及装配线直线门架。
- — 零背隙、高扭转刚度
- — 补偿丝杠热伸长的轴向偏差（至1 mm）
- — 高转速（至8000 r/min）
- — 钢膜片寿命≥ 50,000 h
- — G2.5平衡等级以实现平稳旋转
应用图库
我们的行业解决方案
SDS 产品组合中覆盖该行业典型应用的品牌。
- WOLONG无刷伺服电机，配17–23位编码器，WPM/WGM系列专为机器人打造，型谱0.05–7 kW；AGV/AMR用低压牵引系列
- INOVANCE完整机器人技术栈：IS620P与SV630P伺服驱动器、运动控制器、PLC、HMI；内置STO/SS1/SS2安全功能（SIL3/PLe），125 µs周期EtherCAT
- INVT用于直线轴与龙门轴的DA200系列伺服系统、用于EtherCAT/Profinet多轴同步的PLC、工作单元辅助驱动变频器
- BONENGK、HB、W减速电机，用于机器人工作单元的零件供料输送机、分度转台、AGV平台及直线台车
- HUALIY2/Y3/YE3系列IE3/IE4通用电机（0.18–22 kW），用于工作单元辅助设备——输送机、切削液泵、通风
- YONGJING零背隙波纹管及膜片联轴器，用于精密龙门轴与滚珠丝杠传动；用于输送机的LX弹性柱销联轴器
- JIAOHUAYOXp弹性柱销联轴器，用于工作单元内的零件供料输送机及卷绕主轴
- LONGXUAN齿式与弹性联轴器，用于机器人工作单元外围及龙门系统驱动
- HUAWU电磁制动器，用于负载200–800 kg重型机械臂及码垛机的双制动系统
- ANNENG滑触线母线系统及电缆管理系统，用于移动龙门门架及大长度直线系统
图片来源: Auledas (CC BY 4.0) · KUKA Roboter GmbH, Bachmann (Public domain) · Killgore1138 (CC0) · Marta Veverica (CC BY-SA 4.0) · Rsparks3 (CC0)