——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(guān)節(jié)機器人上的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：日本三木 MIKIPULLEY 制動器 伺服電機 外置 關(guān)節(jié)

天津奧祥盛世科技發(fā)展有限公司，作為三木產(chǎn)品主要供應(yīng)商之一，近年在無勵磁制動器應(yīng)用領(lǐng)域，取得不少寶貴經(jīng)驗，獲益頗多。在此，簡單為大家分享一下伺服前端外置及關(guān)節(jié)機器人上的應(yīng)用：

當(dāng)今很多運動控制設(shè)備應(yīng)用中，為了確保設(shè)備部件在停電時的緊急制動或長時間保持停止?fàn)顟B(tài)，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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子制動盤通過帶有鍵槽安裝孔的轉(zhuǎn)子輪轂安裝在旋轉(zhuǎn)軸上。

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

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

這種制動器與電機內(nèi)置的電磁制動器的原理一樣，都是靠彈簧的推力產(chǎn)生摩擦力的制動器：在停電時緊急制動、長時間保持停止?fàn)顟B(tài)、防止機械空轉(zhuǎn)等方面發(fā)揮制動和保持位置的性能。

下面通過實物再認(rèn)識一下，如下圖3、圖4：

 
        圖3                                                        圖4

圖3前板側(cè)可以看到法蘭固定孔，以及棕色的“轉(zhuǎn)子制動盤”。

圖4制動器側(cè)，自上而下分別是：前板，轉(zhuǎn)子制動盤，電樞板和定子線圈外殼。

了解了以上產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和原理，下面談一下使用。

目前機械設(shè)備要起到緊急停止或者長時間保持制動狀態(tài)時，其實是以選用電機自帶內(nèi)置抱閘為主的。但在使用過程中，不少特別應(yīng)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(nèi)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(guī)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(shè)備成本。

2，電機內(nèi)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(yīng)用（如機械臂關(guān)節(jié)等），極大的增加了集成和組裝的難度。

3，電機內(nèi)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(jīng)常緊急制動，用戶頻繁的打開/閉合緊急制動，產(chǎn)生摩擦，如果使用電機內(nèi)置制動器將極大降低電機使用壽命。

4，另外，電機內(nèi)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(lián)軸器等一系列機械傳動機構(gòu)傳導(dǎo)到最終部件負(fù)載的，這之間的非剛性扭轉(zhuǎn)和背間隙產(chǎn)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(yīng)用來說，會產(chǎn)生一系列問題。

基于以上各類不同原因，在實際的應(yīng)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(fù)載部件更近的電磁制動器；這種場合往往要求結(jié)構(gòu)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(yīng)產(chǎn)品厚度的1/2至1/3

圖5                             圖6

以下以BXR-LE為例進(jìn)行，部分?jǐn)?shù)據(jù)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(chǎn)品參數(shù)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(jìn)行電機前端外置安裝，對于尺寸結(jié)構(gòu)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(yīng)部位設(shè)計成同轉(zhuǎn)子盤連接的尺寸，進(jìn)一步壓縮整體尺寸；也可通過轉(zhuǎn)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(yīng)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(chǎn)生小縫），進(jìn)而將銜鐵和制動盤緊緊擠壓到前板上，轉(zhuǎn)子夾在中間不能旋轉(zhuǎn)，此為制動狀態(tài)。

圖15，定子通電，電磁線圈產(chǎn)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(zhuǎn)子與銜鐵、轉(zhuǎn)子與前板間，都有小縫隙（轉(zhuǎn)子在里面的位置，不容易觀察），處于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，即制動器打開的狀態(tài)。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(guān)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(yīng)答性越好。BXR-LE的應(yīng)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(yè)產(chǎn)品中，動作時間是非?？焖俚摹?/p>

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(jié)構(gòu)緊湊，尺寸要求較嚴(yán)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(chǎn)品用于前端外置安裝，圖16是將帶輪及電機軸，同制動器轉(zhuǎn)子轂進(jìn)行一體化設(shè)計，進(jìn)一步壓縮了原來轉(zhuǎn)子轂的部分空間；而圖17展示了關(guān)節(jié)機器人控制機械臂關(guān)節(jié)尺寸的應(yīng)用，同時該BXL-LE產(chǎn)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(fù)載重量，也是很有好處的。

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

我們也提供伺服電機內(nèi)置式的制動器，如BXW-R，其小外徑的特點，便于伺服電機內(nèi)置，目前已經(jīng)被眾多伺服廠家所采用，同時也被眾多關(guān)節(jié)機器人廠家采用。

相關(guān)三木無勵磁制動器型號列表：