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伺服系统应用案例

更新时间:2020-04-18

  伺服体例操纵案例 主轴电机与伺服电机有什么区别? 答:数控机床用电机首要有两种电机:进给伺服电机和主轴电机。 数控机床对进给伺服电机的条件首要为: (1)呆滞特点:条件伺服电机的速降小、刚度大; (2)疾速相应的条件:这正在轮廓加工,分外对曲率大的加工对象实行高速加工时条件较苛刻; (3)调速限度:这能够使数控机床实用于各式分别的刀具、加工材质;符合于各式分别的加工工 艺; (4)必定的输出转矩,并条件必定的过载转矩。机床进给呆滞负载的本质首要是战胜任务台 的摩擦力和切削的阻力,所以首要是”恒转矩”的本质。 对主轴电机的条件首要为: (1)足够的输出功率,数控机床的主轴负载本质近似于”恒功率” ,也便是当机床的主轴转速 高时,输出转矩较小;主轴转速低时,输出转矩大;即条件主轴驱动安装要具有”恒功率”的 本质; (2)调速限度:为确保数控机床实用于各式分别的刀具、加工材质;符合于各式分别的加工工 艺,条件主轴电机具有必定的调速限度。但对主轴的条件比进给低; (3)速率精度:寻常条件静差度小于 5 %,更高的条件为小于 1%; (4)疾速:主轴驱动安装有时也用正在定位效力上,这就条件它也具有必定的疾速性。 为什么伺服电机和主轴电机的输出目标分别,伺服电机以转矩(N.m),主轴以功率(kW)为指 标? 答:寻常说来,伺服电机和主轴电机正在数控机床里效力分别,伺服电机驱动机床的任务台, 任务台的负载阻尼为折合到电机轴上的转矩,因而伺服电机以转矩(N.m) 为目标。主轴电机 驱动机床的主轴,它的负载一定满意机床的功率,因而主轴电机以功率(kW)为目标。这是 民风的叫法。本来,通过力学公式的换算,这两个目标能够实行互算。 伺服电机的特点弧线是奈何样?弧线上哪些是类型的参数点? 答:图 1 为伺服电机的首要特点弧线之一。 正在图上,ω max 为额定速率和最大许可速率。 T0 为连接额定堵转转矩,T2 为连接额定转矩,Tmax 为最大堵转转矩,T1 为为断续额定转 矩。P0 为额定输出功率,Pmax 为最大输出功率。堵转转矩是指电机转子正在其悉数角位堵住 时所出现的转矩的最小测得值。 以 FANUC 的伺服电机为例,以上特点弧线是对应电机电流为正弦、情况温度为 20℃的情 况,并有±10%的容差。假使情况温度高于它,任务的极限还得低浸。因为铁磁原料的温度 系数为负,所以,特点弧线上的值要低浸。对付大于 20℃的环境,每升高 1℃弧线上的值对 FANUC 的α i 大约低浸 0.19% ,对α is 大约为 0.11%;提议选取 70%的电机额定值行动负载满 负荷。 伺服电机从额定堵转转矩到高速运转时,为什么转矩低浸(参睹图 1)? 答:转矩低浸首要是因为电机绕组的散热变坏和呆滞局限发烧惹起的。高速时,电机温升变 大,所以,无误利用伺服电机前必定要对电机的负载实行验算。 图 1 伺服电机特点 奈何验算伺服电机的负载? 答:寻常伺服电机有两种负载:阻尼负载和惯性负载;验算的结果要使电机输出轴的阻尼负载 转矩不堪过特点弧线许可的限度;验算惯性负载首要是盘算电机轴上的惯量,然后盘算是否 满意加、减速年光的条件。 利用 FANUC 的调换伺服电机,对负载惯量有什么条件? 答:负载惯量很大地影响伺服电机的左右才力和疾速加减速年光。所以,无误选取负载惯 量 的巨细异常紧要。对付 FANUC 的α 、α i、α is 系列的伺服电机,假使折合到电机轴上的负 载惯量等于或小于电机转子的惯量, 任务不会产生题目。 寻常稳固寻常任务条件折合到电机 轴上的负载惯量小于电机转子的 3 倍。 假使临蓐呆滞折合到电机轴上的负载惯量大于电机转 子的 3-5 倍时,还按寻常调试的参数设定,体例能够任务不寻常。要尽量避免采用这种负载 任务。必要时联络 FANUC 的本领职员处理。 FANUC 伺服电机的防护是什么品级? 答:FANUC 伺服电机的防护品级如外 1、外 2: 外 1 FANUC 伺服电机的防护品级 外 2 FANUC 的主轴电机防护品级 内外的数据并不证明任何的灰尘都能够防卫、 任何的喷水都能够反抗。 对付防护品级所蕴涵 的意思正在防护尺度里都有精确的数据规矩。 机床策画师除了应当选取合理的防护品级外, 还 应当正在策画中探讨奈何更好地护卫伺服电机。使伺服电机尽量不正在阴恶情况下任务。 FANUC 伺服电机α is 与β is 有什么区别? 答:除电机的参数分别外, is 和电机的编码器为 1000,000/rev;而伺服电机β is 的编码器却是 α 130,000/rev。α is 更适合于高精度的加工。 FANUC 的β is 伺服电机是否可用于模具加工? 答:分别精度的模具对加工精度的条件也分别,对模具加工兴办的条件也分别。层次为中、 低档 的模具,假使选取β is 伺服电机、加上数控体例 FS-0i 相闭的高精度加工效力是能够 加工出相符条件的模具。但对中、高级的模具加工最好选取α is 的伺服 电机和具有高精、 高速效力的数控体例,例如 FANUC 数控体例 FS-18i。 对立式加工核心,当伺服急停或报警时,伺服单位的主接触器 MCC 断电,因为伺服电机的 制动有滞后,机床的主轴箱就会下滑,乃至损坏器材或工件,奈何战胜这个缺陷? 答: FANUC 的数控体例,有一个”制动器左右效力 ” ,能够正在必定的限度内延时左右 MCC 断电的年光,其它,还能够延时急停起效力年光;设寻常制动器举动的年光为 t1,选取 MCC 举动年光 t2 大于 t1,急 停起效力年光为 t3,t3 t2,就能够抵达左右主轴箱下滑方针。比 如,选取 t1=50-100ms,t2=200 ms,t3=400ms 就能够防卫主轴箱下滑。 利用主轴电机时与负载的任务制有什么闭连? 答:任务制证明电机正在分别负载下的许可轮回年光。电动机任务制为:S1~S10;个中: (1)S1 任务制:连接任务制,依旧正在恒定负载下运转至热稳固状况;简称为 S1; (2)S2 任务制:短时任务制,本任务制简称为 S2,随后应标以接连任务年光。如 S2 60min; (3)S3 任务制:断续周期任务制,按一系列好像的任务周期运转,每一周期蕴涵一段恒定负载 运转年光和一段停机、断能年光。本任务制简称为 S3,随后应标以负载接连率,如 S3 25%; (4)S4 任务制:蕴涵起动的断续周期任务制。本任务制简称为 S4,随后应标以负载接连率以 及折算到电机轴上的电机转动惯量 JM、 负载转动惯量 Jext, S4 25% 如 JM=0.15kg.m2, Jext=0.7 kg.m2; (5)S5 任务制:蕴涵电制动的断续周期任务制。本任务制简称为 S5,随后应标以负载接连率 以及折算到电机轴上的电机转动惯量 JM、 负载转动惯量 Jext, S5 25% 如 JM=0.15kg.m2, Jext=0.7 kg.m2; (6)S6 任务制:连接周期任务制。每一周期蕴涵一段恒定负载运转年光和一段空载运转年光, 无停机、断能年光。本任务制简称为 S6,随后应标以负载接连率,如 S6 40%; (7)其他尚有: S7 任务制:蕴涵电制动的连接周期任务制; S8 任务制:蕴涵负载-转速相应变更的连接周期任务制; S9 任务制:负载和转速作非周期变更的连接周期任务制; S10 任务制:离散恒定负载任务制。 电性能够运转直至热稳固,并以为与 S3~S10 任务制中的某一任务制等效。 FANUC 伺服电机运转一段年光后,用手摸会感想很热,是否寻常? 答:伺服电机运转一段年光后有必定的温升,这是寻常的。它的温升首要由电 机绕组的温升 决心。许可的绕组温升由绕组所采用的绝缘品级规矩。例如,伺服电机α i、α is 的绝缘等 级为” , F” 许可最大绕组的温升为 125℃, 假使情况 温度为 20℃, 那么绕组的温度为 145℃, 正在电机的外壳当然会有热度。 FANUC 的主轴电机α 、α p 有什么区别? 答:α 和α p 主轴电机间的分歧是α p 的主轴电机具有较大的”恒功率”限度,同样巨细尺 寸的α 和α p 主轴电机,α 的输出功率比α p 的主轴电机大。也便是说,α p 的主轴电机 是采用低浸电机的功率而夸大了输出功率限度。 奈何搜检伺服电机的绝缘电阻? 答:当进货搜检或呈现电机有不祥征兆必要丈量电机绕组的绝缘电阻时, 500V 的电阻外进 用 行丈量。绕组对电机 外壳的绝缘电阻应当大于或者等于 100MΩ ,电机绝缘寻常。小于 1 M Ω 时,不行利用。正在 10-100 MΩ 间,能够操纵,但要依时检测;正在 1~10 MΩ 间,要分外小心 利用,并要时时搜检。 正在调试数控机床(用 FANUC 数控体例 0i-A 左右)的反复定位精度时,让机床的一个轴来去 运动众次,视察诊断参数#300(伺服偏差),每次定位时其数值都分别,有时正在某些位子,发 现#300 数值每次正在填充,类似有累积偏差,这是奈何出现的? 答:FANUC 数控体例 0i-A 的#300 诊断参数的意思是伺服轴的位子偏向;它展现指令与现实 转移隔绝之差。这个参数与许众因数相闭。高精度机床正在测反复定位精度时,#300 数值大 约 正在 2~+2 之间,视负载、机床导轨环境会有些变更。假使它变更大概,能够增大位子增 益,或者变革机床的润滑看看环境是否变好。 为什么 FANUC 的伺服体例必要电源变压器?奈何选取电源变压器的容量? 答:FANUC 的伺服体例有两种输入: (1)三相 380V 电源直接输入; (2)通过三相 380V/200V 变压器输入。 正在我邦,因为电网电压正在有些区域的变更还对照大,为了确保体例牢靠任务,提议采用带电 源变压器的输入。盘算所需电源容量可遵照下面公式盘算: 设所需电源容量为 A(kVA),盘算所需的 PSM 模块额定容量为 B(kW),选取的 PSM 模块额 定容量为 C(kW)SM 额定输出时的电源容量为 D(kVA); 主轴电机连接额定输出为 E(kW),伺服电机连接额定输出为 F(kW); 最先盘算所需的 PSM 模块额定容量 B;然后盘算 A。 B≥1.15×E+0.6×F 那么:A=(B/C)×D 例:体例选取主轴电机为α 12/10000i 电机,连接额定输出为 11 kW;伺服电机为 3 台α 8/4000is,连接额定输出为 2.5 kW;那么: B≥1.15×11+0.6×2.5=14.15 kW; 选取 PSM 的额定容量为 11(kW)SM 额定输出时的电源容量为 17(kVA); 那么: A=(B/C)×D=(14.15/11)×17=22(kVA) 也便是说,必要 22 kVA 的电源容量。 奈何战胜呆滞的自然频率惹起的振动? 答:所谓呆滞的自振是指因为呆滞本身的质料和呆滞体例的弹性变形使呆滞正在运动经过中引 起的振动。呆滞自振的频率ω m 也称为呆滞体例的自然频率。如下式: 个中,ω m 为自然频率;Κ m 为呆滞体例的刚度;JL 为折合到电机轴上的转动惯量。策画和调 试机床时,应使自然频率ω m 大于该坐标轴伺服体例的位子环的位子增益。 什么是 HRV 左右效力? FANUC 为了升高伺服安装的功能和告终数控体例的效力;对左右无间改革。 个中最紧要的控 制效力为 HRV 左右。 FANUC 的 CNC 采用调换伺服电机,现实流过绕组的电流为调换电 流。这有二种手法能够实行左右 1)电流左右环和左右都为 AC 量;(2)通过坐标变换电流变量 为 DC 量实行左右。 现正在寻常采用后者实行左右。也称矢量变换左右。矢量左右道理为:调换电机中,转子由定 子绕组感到的电流出现磁场;而定 子电流含两个成份,一个影响激磁磁场,另一个影响电机 输出转矩。这两个电流成份正在定子耦合正在一块;为了使调换电机操纵正在既必要速率又必要转 矩左右的场所, 务必把影响转矩的电流成份解耦左右,采用磁通向量左右法就能够星散这 两个成份,并实行独立左右。 HRV 便是基于后者的左右。因为采用 DC 左右,它的左右特 性不取决于电机的速率(即电流的频率);即速率左右的看法启程, 这意味着由转矩指令决心的 现实的 转矩与电机的速率无闭。 HRV 是” 高相应矢量” (HIGH RESPONS VECTOR)的意思。 所谓 HRV 左右是对换换电机矢量左右从硬件和软件方面实行优化,以告终伺服安装的高性 能化,从而使数控机床的加工抵达高速和高精; 为了告终高速和高精,进给伺服安装的 HRV 首要左右: (1)对输入指令具有高精高速的相应;淘汰采样年光,对电流实行高精度检测;优化软件策画, 对电流和速率实行左右,以加大速率增益和位子增益,从而升高改进体例的功能; (2)对外部的滋扰具有杰出的鲁棒性; (3)采用高精度编码器; (4)修树 HRV 滤波器,淘汰呆滞谐振影响。通过以上方法升高体例的速率增益和位子增益。 而主轴伺服安装的 HRV 首要左右: (1)修树 HRV 滤波器,淘汰呆滞谐振影响,加大速率增益;升高体例稳固性; (2)精调加减速,升高同步性; (3)低浸高速时绕组温升。 为了利用户利便调试,对伺服安装,FANUC 还策画了”SERVO GUIDE”软件器材。它采 用自校正(self tuning)本领, 通过盘算机, 可自愿地把伺服参数实行设定, 并显示运转的波形, 使伺服体例利便、无误、疾速地调试和实行维修。 由 于从电机、驱动器、编码器、伺服总线和左右本领等众方面选用方法,使 FANUC 的伺 服安装具有优良的功能。确保了高效、高精、高速加工的告终。FANUC 的伺服安装是为 FANUC 数控体例配套的,FANUC 的数控体例具有较高的商场占领率,受到用户的青睐;这 和它的配套具有杰出功能的伺服安装是分不开的。

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