揭示:AB電機與交流伺服系統(tǒng)的事實奧秘
AB電機是一種離散運動的裝置,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術有著本質的。在目前的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。
AB電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例,對于帶標準2500線編碼器的電機而言,由于驅動器內(nèi)部采用了四倍頻技術,其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈,即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
低頻特性不同,步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在AB電機上加阻尼器,或驅動器上采用細分技術等。
AB電機運轉非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)調整。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都于AB電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以,在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當?shù)目刂齐姍C。
單軸加速度:用以描述單個進給軸的加減速能力,單位是毫米/秒平方。這個指標由機床的物理特性決定,如運動部分的質量、進給電機的扭矩、阻力、切削負載等。這個值越大,在運動過程中花在加減速過程中的時間越小,效率越高。通常,對于步進電機,該值在100 ~ 500之間,對于伺服電機系統(tǒng),可以設置在400 ~ 1200之間。在設置過程中,開始設置小一點,運行一段時間,重復做各種典型運動,注意觀察,如果沒有異常情況,然后逐步增加。如果發(fā)現(xiàn)異常情況,則降低該值,并留50%~100%的保險余量。
AB電機起跳速度:該參數(shù)對應步進電機的起跳頻率。所謂起跳頻率是步進電機不經(jīng)過加速,能夠直接啟動工作的zui高頻率。合理地選取該參數(shù)能夠提高加工效率,并且能避開步進電機運動特性不好的低速段;但是如果該參數(shù)選取大了,就會造成悶車,所以一定要留有余量。在電機的出廠參數(shù)中,一般包含起跳頻率參數(shù)。但是在機床裝配好后,該值可能發(fā)生變化,一般要下降,特別是在做帶負載運動時。所以,該設定參數(shù)是在參考電機出廠參數(shù)后,再實際測量決定。
AB電機彎道加速度:用以描述多個進給軸聯(lián)動時的加減速能力,單位是毫米/秒平方。它決定了機床在做圓弧運動時的zui高速度。這個值越大,機床在做圓弧運動時的zui大允許速度越大。通常,對于步進電機系統(tǒng)組成的機床,該值在400~1000之間,對于伺服電機系統(tǒng),可以設置在1000 ~ 5000之間。如果是重型機床,該值要小一些。在設置過程中,開始設置小一點,運行一段時間,重復做各種典型聯(lián)動運動,注意觀察,如果沒有異常情況,然后逐步增加。如果發(fā)現(xiàn)異常情況,則降低該值,并留50%~100%的保險余量。通??紤]到步進電機的驅動能力、機械裝配的摩擦、機械部件的承受能力,可以在廠商參數(shù)中修改各個軸的zui大速度,對機床用戶實際使用時的三個軸zui大速度予以限制。
AB電機測定有無丟脈沖。您可以用直觀的方法:用一把在工件毛坯上點一個點,把該點設為工作原點,抬高Z軸,然后把Z軸設為0;反復使機床運動,比如空刀跑一個典型的加工程序(包含三軸聯(lián)動),可在加工中暫停或停止,然后回工件原點,緩慢下降Z軸,看刀尖與毛坯上的點是否吻合。如有偏差,請檢查步進驅動器接收脈沖信號的類型,檢查端子板與驅動器間接線是否有誤。如果還出現(xiàn)悶車或丟步,按10、11、12步調整加速度等參數(shù)。
AB電機校驗電子齒輪和脈沖當量的設定值是否匹配??梢栽跈C床的任意一根軸上做個標記,在軟件中把該點設為工作零點,用直接輸入指令、點動或手輪等工作方式使該軸走固定距離,用游標卡尺測量實際距離與軟件中顯示距離是否相附。