KOLLMORGEN DBL4N00750-0R2-000-S40 是科尔摩根(Kollmorgen)公司DBL4系列中的一款高性能直驱旋转电机(DDR)专用伺服驱动器。该完整型号代表其为特定直驱电机(额定扭矩7.5Nm)匹配的、具备特定反馈接口(0R2)与特定配置(S40)的智能驱动单元。
该驱动器与科尔摩根直驱旋转电机(如AKM系列直驱变体或专用DDR电机)协同工作,摒弃了传统的齿轮、皮带或丝杠等机械传动部件,直接将电机转子与负载连接,从而实现了理论上的无限分辨率、零背隙、高刚性、高动态响应和超静音运行,是高端精密运动控制领域的标志性解决方案。
应用场景:
在一台用于芯片封装测试的高速、高精度分选机中,核心的晶圆旋转定位工位需要在毫秒级时间内将晶圆旋转并停止在任意设定的微小角度(如0.001度),以实现不同管脚的连续测试。传统的“伺服电机+高精度减速机”方案存在微小的齿隙和弹性变形,导致停止时有轻微抖动和角度过冲,影响测试探针与管脚的对准精度和速度。设备制造商采用了 KOLLMORGEN DBL4N00750-0R2-000-S40 驱动器,搭配一台同等扭矩规格的直驱旋转电机。驱动器直接接收高分辨率绝对式编码器的反馈,控制电机转子直接带动晶圆托盘。由于消除了所有中间传动环节,系统刚性极高,响应极快。最终,该工位实现了惊人的定位精度(±1角秒)和重复定位精度,同时旋转速度和平稳性也大幅提升,将测试节拍缩短了30%,并显著降低了运行噪音。
核心参数速览:
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
完整型号 | DBL4N00750-0R2-000-S40 |
制造商 | Kollmorgen(科尔摩根) |
产品类别 | 直驱旋转电机(DDR)专用伺服驱动器 |
产品系列 | DBL4系列 |
适配电机扭矩 | 7.5 Nm (型号中00750表示) ,为配套直驱电机的额定连续扭矩。 |
峰值电流/扭矩 | 可提供数倍于额定值的峰值电流,以输出瞬时高扭矩,满足加速需求。 |
反馈系统接口 | 高分辨率多圈绝对值编码器接口(型号中“0R2”可能代表EnDat 2.2或HIPERFACE DSL等数字协议),提供极高精度的位置与速度反馈。 |
控制模式 | 支持转矩控制、速度控制、位置控制(需上位控制器),以及高级循环同步位置模式(CSP)。 |
通信接口 | 标配EtherCAT(型号中S40常表示EtherCAT版本)或可选其他实时以太网(如PROFINET IRT, Ethernet/IP),实现与上位控制器的纳秒级同步。 |
电源电压 | 通常为三相 400-480 VAC(-10%/+10%),50/60 Hz。 |
制动电阻接口 | 集成动态制动电阻接口,用于消耗电机再生能量。 |
安全功能 | 集成安全转矩关断(STO) 功能,符合SIL 3 / PL e安全等级。 |
防护等级 | IP65(驱动器本体),可直接安装在设备内部,无需额外柜体,节省空间。 |
冷却方式 | 铝制外壳自然冷却或强制风冷(取决于安装方式和负载)。 |
编程与配置 | 通过Kollmorgen WorkBench™ 软件进行参数设置、优化调试和诊断。 |
技术原理与创新价值:
创新点1:针对直驱电机优化的高性能控制算法。
KOLLMORGEN DBL4N00750-0R2-000-S40 的内核是针对直驱电机特性深度优化的伺服控制算法。直驱电机通常具有较大的极对数和较低的电感,这对驱动器的电流环响应速度和解算精度提出了极致要求。该驱动器具备极高的开关频率和精密的电流采样技术,能够实现对电机相电流的极快速、极精准控制,从而直接、无延迟地控制输出扭矩。其先进的陷波滤波器和振动抑制算法,能有效补偿负载的机械共振,确保在高速高精度定位时的平稳性。
创新点2:原生集成高精度反馈与实时工业以太网。
驱动器原生支持像EnDat 2.2这样的双向数字式绝对值编码器协议。它不仅能从电机获取超高分辨率的位置信息(可达数百万线/圈),还能通过同一根电缆向编码器供电、读取电机温度等诊断数据,甚至进行参数配置。结合EtherCAT通信接口,驱动器可以与上位运动控制器实现高度同步的循环通信(周期可低至250μs),确保位置指令与反馈的延时极低且恒定,这是实现多轴精密同步(如龙门同步、电子凸轮)的关键。
创新点3:紧凑的一体化与高防护等级设计。
与传统需要安装在控制柜内的驱动器不同,DBL4 系列驱动器采用紧凑的一体化设计,并达到IP65防护等级。这意味着它可以直接安装在机器设备上,紧靠电机,最大限度地缩短了电机动力电缆和反馈电缆的长度。这带来了多重好处:减少了能量损耗和电压降;最小化了由长电缆引入的电磁干扰(EMI)风险;节省了控制柜空间和成本;简化了系统布线。这种“去柜化”设计是现代高端设备模块化、紧凑化的重要趋势。
应用案例与行业价值:
案例:高端五轴激光切割机床的C轴(回转轴)直驱升级
一台用于加工三维复杂曲面航空航天部件的高端激光切割机,其C轴(工件旋转轴)原有的蜗轮蜗杆传动机构存在反向间隙,在高速往复切割中导致轮廓误差,且维护频繁。
应用流程: 改造方案是用 KOLLMORGEN DBL4N00750-0R2-000-S40 驱动器与一台大孔径直驱旋转电机,直接替换原有的伺服电机和蜗轮蜗杆箱。直驱电机直接安装在机床工作台下方,驱动器则安装在机床防护罩内的壁上。通过EtherCAT总线集成到数控系统(CNC)中。
带来的改进:
加工精度与表面质量飞跃: 零背隙和极高的扭转刚性,使得激光头在高速跟随三维曲面时,C轴响应无比精准,轮廓误差降低了一个数量级,切割接缝几乎不可见,表面质量显著提升。
动态性能与效率倍增: 直驱系统的加速度和最高转速远超传统机构,大幅缩短了空程移动和加减速时间,整体加工效率提升约25%。
可靠性提升与维护成本降低: 彻底消除了蜗轮蜗杆的磨损、润滑和定期调整需求,维护周期延长,总体拥有成本下降。
用户评价: 机床制造商机电总工表示:“采用 Kollmorgen DBL4 直驱方案是我们这款高端机床的最大亮点。它的精度和动态性能让我们的设备在竞争中标杆立现。客户反馈,加工出的零件质量完全满足了最严苛的航空标准。IP65的设计也让我们的机床内部更整洁,可靠性更高。”


相关产品组合方案:
匹配的直驱旋转电机: 如科尔摩根 DDR系列电机(扭矩匹配7.5Nm),与 DBL4N00750 驱动器构成完美闭环。
高精度绝对值编码器: 已集成在直驱电机内,通过EnDat等协议与驱动器通信。
Kollmorgen WorkBench™ 软件: 用于驱动器的调试、参数优化、性能分析和诊断的核心工具。
EtherCAT主站控制器: 如科尔摩根 AKD PDMM 可编程多轴控制器或第三方支持EtherCAT的PLC/CNC,作为系统的运动控制大脑。
制动电阻: 根据负载惯量和运动曲线选配的外部制动电阻,用于吸收再生能量。
电抗器与滤波器: 用于改善输入电源质量,抑制驱动器对电网的谐波干扰,并保护驱动器免受电网浪涌影响。
直流母线供电系统: 在多驱动系统中,可采用公共直流母线方案,节能并简化配电。
安装支架与散热附件: 用于将驱动器牢固安装在设备上,并确保其有效散热。
安装维护与全周期支持:
安装 KOLLMORGEN DBL4N00750-0R2-000-S40 时,需确保其安装表面平整、洁净,以保证良好的散热。需严格按照手册要求连接三相电源、电机线缆(U/V/W)、反馈电缆和EtherCAT通讯电缆,并做好屏蔽层接地。上电前,务必在WorkBench软件中正确设置电机型号代码(自动识别或手动输入),并进行驱动器的基本参数自整定。
日常维护主要是保持驱动器通风散热片清洁,避免灰尘堆积;定期检查所有电气连接是否紧固;通过WorkBench软件或上位系统监控驱动器温度、电流、报警历史等状态信息。驱动器固件可通过网络进行升级。