
德国:Murrelektronik 是一家自动化和安装技术全球供应商,重点关注分布式系统架构。机器制造商都在寻找更灵活的机器人架构来替代传统柜式方案,因此该公司开始探索不同的方法。Murrelektronik 与丹佛斯一起开发了一个机器人概念,展示了机器人如何集成到分布式自动化架构中。autonox Robotics 公司则在机械和调试方面提供了支持。
挑战:将分布式自动化扩展到机器人
作为 Vario-X 自动化平台的一部分,Murrelektronik 希望开发一个应用测试案例,展示如何使用机器集成的工业机器人和伺服驱动器将分布式自动化原理扩展到机器人。Vario-X 旨在将控制、配电和 I/O 更靠近机器,为传统的柜式自动化架构提供模块化的现场级替代方案。其目标是为机器制造商和系统集成商提供未来模块化机器设计的实用参考。
传统的工业机器人系统通常依赖于集中式架构,机器人控制器和伺服驱动器安装在控制柜内。在传统的集中式伺服解决方案中,每个电机都需要专用电源和反馈连接,从而导致伺服驱动器和电机之间的接线复杂和冗长电缆。这会增加安装工作量,需要更大的控制柜空间,并可能限制模块化机器设计的灵活性。
为了将这一概念付诸实践,Murrelektronik 需要一种运动解决方案,能够支持直接在机器人上实现分布式安装,同时提供机器人应用所需的精度、安全性和通信能力。找到能够将所有这些要求结合在一个解决方案中的平台经证明是一个关键挑战。
解决方案:分布式伺服驱动器直接安装在机器人上
Murrelektronik 选择 VLT® FlexMotion™ 作为该项目的运动平台,并与丹佛斯合作开发该概念,与 autonox Robotics 合作提供机械支持。该解决方案在设计用于材料处理、装配、分配和焊接等应用的 6 轴工业机器人上进行了演示。
一个关键要求是找到一个分布式伺服平台,该平台可以直接安装在机器人上,同时仍然提供先进的运动控制、功能安全和开放式通信。根据 Murrelektronik 的说法,丹佛斯伺服系统产品因为将这些要求结合在一个解决方案中,从而脱颖而出。
我们评估了分布式伺服解决方案的市场,而 VLT® Integrated Servo Drive ISD® 520 非常适合我们的概念。对于现代机器人应用,仅仅 Safe Torque Off 是不够的。我们需要先进的安全运动功能,让我们能够将灵活性、生产效率和机器安全性集于一体。

丹佛斯通过 VLT® FlexMotion™ 产品组合提供了运动控制技术,包括 VLT® Integrated Servo Drive ISD® 520、 VLT® Power Supply Module PSM 520 和集成的分布式访问模块 (DAM) 选件板(该选件板为分布式变频器提供集中式电源)- 另外还提供了混合电缆。这些组件组合在一起,提供了机器人应用所需的高精度和动态运动控制,同时支持了 Murrelektronik 在机器人自动化中展示分布式架构和减少控制柜占地面积的抱负。
VLT® Integrated Servo Drive ISD® 520 将伺服驱动器与伺服电机组合在一个装置中。通过将伺服驱动器直接定位在机器人臂上,该解决方案无需传统的柜式伺服装置,并支持采用菊花链接线的完全分布式机器架构。运动控制集成在变频器中,易于连接,使 Murrelektronik 能够将丹佛斯解决方案轻松集成到其工程环境中。
与 Murrelektronik 的 PLC 环境无缝集成有助于简化系统集成,实现更快的调试,更容易验证该概念。
虽然该概念研究采用了铰接臂机构,但通过三角形运动学,菊花链原理真正发挥了其优势。从 autonox 的角度来看,菊花链原理固有的并联机械和驱动技术的组合突出了向分布式架构发展的明显趋势:集成式伺服驱动器、减少混合接线和开放式接口可实现卓越的动态性能,同时显著降低集成和维护要求。

VLT® FlexMotion™ 产品组合因其几个关键优势而脱颖而出:
- 分布式伺服驱动器可将伺服装置直接安装在机器上,从而减少控制柜安装所需的空间
- 机器人应用所需的高精度和动态运动控制
- 通过菊花链概念实现干净简洁的接线
- 支持多种工业协议和新型分布式方法的开放式通信
- 内置高级安全功能和集成安全制动器,确保操作员安全,同时降低系统复杂性
- 可直接安装在机器人臂上的紧凑型驱动器
- 提供适合每个机器人轴的各种伺服驱动器尺寸和电机转矩型号的广泛产品组合
- 面向模块化和灵活的机器架构的强大支持
- 可优化热效率和性能的碳化硅 (SiC) 模块
强大的工程合作关系
这不是标准的机器人安装,而是一个战略验证项目,旨在展示机器人架构的新方法。
在六个月的时间内,Murrelektronik、autonox Robotics和丹佛斯结合了他们在分散式自动化、机器人机械和运动控制方面各自的专业知识,开发了一个完全可操作的机器人平台。这三个合作伙伴之间的密切工程合作是将该概念付诸实践的关键。
通过将 VLT® Integrated Servo Drive ISD® 520 伺服驱动器与 Murrelektronik 和 autonox Robotics 的专业知识相结合,我们打造了一种革命性的机器人解决方案,可将安装占地面积降至最低。我的驱动力是建立强大的合作伙伴关系,解决客户问题并重新定义自动化领域的可能性。我们合作不仅仅是销售组件,而是携手打造机械制造业的未来。

成果:机器人自动化架构的可扩展蓝图
该项目产生了经过测试和完全正常运行的紧凑型分布式自动化架构,为探索分布式机器设计的机器制造商、原始设备制造商和系统集成商提供了一个有效的参考解决方案。通过将伺服驱动器直接移动到机器人上并消除柜式伺服驱动器,该解决方案可将控制柜占地面积减少 60%。菊花链接线概念进一步将电缆长度减少了多达 80%,有助于降低接线成本,同时打造更清洁、更紧凑的机器架构。
ISD® 520 支持大多数主要的工业通信协议,可轻松集成到各种自动化环境中,实现快速简单的调试。
这些功能相结合,展示了分布式运动控制如何帮助机器制造商降低复杂性、提高灵活性,并将分布式机器架构扩展到机器人。