什么是伺服电机(什么是伺服电机和步进电机)

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相关建议目前,变频和交流调速已经遍布冶金、电力等领域。变频器利用交流电机的同步速度随电机的电压频率而变化.发表于12-11,23:3826次阅读M2系列交流伺服用户手册免费下载发表于12-1114:346次阅读另一方面,致动器引起运动。它接收电

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  目前,变频和交流调速已经遍布冶金、电力等领域。变频器利用交流电机的同步速度随电机的电压频率而变化.

  发表于12-11,23:38

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  M2系列交流伺服用户手册免费下载

  发表于12-11 14:34

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  另一方面,致动器引起运动。它接收电信号,并将其与能源结合,产生物理运动。致动器可以是气动的、液压的和电动的.

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  发表于 07-04 12:16

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  Broadcom AS22是一系列微型3通道反射光学套件编码器,专为空间受限的应用而设计。整个编码器尺寸直径为22毫米,高度为10.9毫米。 为了满足不断增长的高精度应用需求,AS22系列提供了广泛的增量分辨率,范围从360每转2048次计数(CPR)。 它提供增量数字信号输出的A和B通道以及每转数字索引脉冲,实现归位定位操作。所有三个通道都带有可选的RS 422兼容差分输出,可为电缆信号提供高传输噪声抗扰度。 该编码器适用于多种工业应用,设计用于在运行良好的环境中运行温度范围从-20到100摄氏度。 AS22系列在设计时考虑了易用性。该套件解决方案采用无忧安装设计,无需繁琐的对齐过程。 功能 紧凑的尺寸和波长; 22×10.9mm 5V工作电压 -20° C至100° C工作温度 增量A,B和指数通道 TTL和RS422兼容差分输出 360CPR至2048 CPR 轴径从2mm到” Ø的空间播放容忍度; 0.15mm 允许电机轴轴向间隙> 0.25mm 麻烦免费安装 RoHS合规性 应用 工业自动化和机器人 工业缝纫和纺织机械 步进/伺服电机 工厂自动化…

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  AS33-M50M系列编码器是一款50位绝对磁编码器,包括18位单圈(ST)和32位多圈(MT) )由Broadcom公司承担。 这款编码器的设计采用了最先进的能量收集多转技术。该技术将旋转磁场转换为电能,为革命跟踪提供动力电路无论编码器的转速和方向如何都是如此。因此,即使在没有外部电源的情况下也不会有转数损失。能量收集多转不需要定期维护电池备用组件和与其相关的停机时间。 为了提高系统的完整性和简单性,单个磁性解决方案负责生成ST和MT位置。 AS33-M50M系列编码器有一个内置的通信协议,由全双工或半双工线路传输驱动,提供良好的抗噪性,可在恶劣的工业应用中实现高达10Mbps的数据传输。作为基于磁性技术的编码器,它是一种强大的解决方案,可以防止传感元件上的灰尘和指纹等污染。因此,在生产处理和恶劣环境中需要不那么严格的控制。 特点 获得专利的能量收集技术 总分50位分辨率具有18位单匝和32位多匝 整体编码器外径和斩波; 33 mm,最大高度20 mm 内置通信协议(可选) :标准SSI,BiSS C& RS-485半双工 内置温度传感器 工作温度范围-40°C至115°C 磁性系统可抵抗污染物 RoHs合规性 应用 伺服电机 …

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  Broadcom AS35-M23S系列编码器是一种高分辨率光学绝对编码器模块,可提供高达23位的单匝分辨率。单圈编码器具有符合RS-485标准的通信协议,并由半双工差分线路传输驱动器提供支持。这些特性具有良好的抗噪性,可在恶劣的工业应用中实现2.5Mb / s的强大数据传输。另外,业界标准的单向同步串行接口(SSI)协议以1 MHz的数据传输速率提供。 AS35-M23S系列的一个关键优势是低调模块部件。组装后,编码器模块的总高度仅为16.5 mm。 AS35-M23S系列具有快速安装和简单的一触式校准过程,非常适合直接电机组装成40 mm及以上的小型电机。由于该产品适用于工业应用,ESD保护电路的设计符合IEC-61000-4-2的行业标准,适用于4类应用。 特性 可选分辨率高达23位 高精度:± 300 arc-sec 可选通信协议:半双工 RS485,SSI 1 MHz 宽工作温度范围:– 40°C至105°C 高响应速度,最高可达12 kRPM 紧凑尺寸: 35 mm,高度16.5 mm 一键校准无忧安装 符合RoHS标准。 应用 伺服电机 机器人工程与自动化 工厂与汽车自动化 专业设备 …

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  Broadcom AEAT-9000系列是高分辨率单匝光学绝对值编码器。它们旨在使设计工程师在速度和精度性能方面实现卓越的定位性能。与传统编码器不同,模块化封装使编码器可以直接集成到电机中。因此,设计工程师可以期望节省成本并提高整个系统的性能。 AEAT-9000系列可以解决关键的电机质量问题,如位置精度,速度稳定性和带宽,它们决定了命令信号响应,抗干扰能力,功率损耗,尺寸和安静性。它们具有业界最高的绝对编码器精度。 AEAT-9000是一个模块化绝对编码器,由读头模块和高精度编码盘组成。模块化设计使系统设计人员能够更灵活地在编码器反馈系统中进行设计。 功能 17位绝对单圈输出(360度以上131072绝对位置) 2通道真差分正弦/余弦输出2048每转周期数 2048 CPR A / B通道增量模拟输出 接口输出为SSI(2线SSI / 3线SSI),带RS485线路收发器或单端选项 片上插补和代码校正补偿安装公差 上/下位置计数器的可选方向 倾斜和定位的电气对齐输出 用于监控LED光照水平的内置监控轨道 LED降级的错误输出 -40至115°C工作温度 应用 旋转应用,最高17位/ 360度;绝对位置 与伺服电机集成 工业和船舶阀门控制 高精度测试和测量机…

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  Broadcom AEAT-9000系列是高分辨率单匝光学绝对编码器。它们旨在使设计工程师在速度和精度性能方面实现卓越的定位性能。与传统编码器不同,模块化封装使编码器可以直接集成到电机中。因此,设计工程师可以期望节省成本并提高整个系统的性能。 AEAT-9000系列可以解决关键的电机质量问题,如位置精度,速度稳定性和带宽,它们决定了命令信号响应,抗干扰能力,功率损耗,尺寸和安静性。它们具有业界最高的绝对编码器精度。 AEAT-9000是一个模块化绝对编码器,由读头模块和高精度编码盘组成。模块化设计允许更好的灵活性,系统设计人员容易地设计,在编码器的反馈系统。 功能 17位绝对单圈输出(131072个绝对位置超过360度) 2048 CPR A / B信道的增量 数字输出 接口输出将是SSI(2线SSI / 3线SSI) 片上的内插和代码校正补偿安装公差 上/下位置计数器的可选方向 倾斜和定位的电气对齐输出 用于监控的内置监控轨道的LED光水平 错误输出,用于LED降解 -40至115℃下; C的工作温度 应用 旋转应用,最高17位/ 360度;绝对位置 与伺服电机集成 工业和船舶阀门控制 高精度测试和测量机器 工业和工厂自动化设备 纺织,木工和包…

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  。partnerWindow {overflow-y:scroll; overflow-x:hidden; height:400px;} Broadcom提供IEEE 1588v2 PTP软件解决方案,名为BroadPTP。 Broadcom IEEE 1588-PTP软件解决方案专为下一代运营商以太网边缘,移动回程和数据中心平台而设计。该软件结合了功能丰富的PTP堆栈和高度灵活的伺服,可提供集成且可扩展的PTP / IEEE 1588解决方案。除了支持透明时钟外,该软件还支持边界时钟和普通时钟应用的主从模式。所有XGS和DNX设备均支持一步透明时钟(TC)。 BroadPTP软件可在以下高度集成的Broadcom交换设备的嵌入式Cortex Arm R5和A9处理器的设备上运行。 Broadcom交换机提供无与伦比的集成,支持以太网时间同步。任何端口都支持同步以太网时钟恢复,以启用物理层时钟同步。部分Broadcom设备还提供用于恢复时钟清理的集成电信级DPLL,以及符合ITU-T G.823和G.824标准的时钟合成器,以降低总体成本并简化生产。 BroadPTP&贸易;软件提供固件包,与通过docsafe分发的交换机开发套件(SDK)完全集成。 BroadSync是另一种支持BroadSync slave(交换芯片)和BroadSync Master之间同步的固件。 功…

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  AEDR-8400系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与码盘或线性编码条一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为数字输出。 AEDR-8400系列输出TTL兼容的正交信号,因此可以直接与大多数接口连接。信号处理电路。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 AEDR-8400系列以极具竞争力的成本提供运动传感,是大批量应用的理想选择。它的小尺寸和表面贴装封装使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受到设计约束的情况下。特点 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 用于方向感应的双通道正交输出 TTL兼容输出 单2.8V电源 – 20o C至85o C绝对工作温度 分辨率:12.5线/ mm(318线/英寸) 应用 h3> 手机 数码相机 视频摄像机 伺服和步进电机…

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  AEDR-8300系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与码盘或线性码带一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为数字输出。 AEDR-8300系列输出TTL兼容的正交信号;因此,可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 AEDR-8300系列以极具竞争力的成本提供运动传感,是大批量应用的理想选择,体积小,表面小安装包使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受到设计限制的情况下。 特点 尺寸:长5.12毫米x 3.96 mm宽x 1.63 mm高 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 用于方向感应的双通道正交输出 TTL兼容输出 单3.3 V至5V电源 -20至85摄氏度绝对工作温度 分辨率:8.35线/毫米(212 LPI) AEDR-8300-1W1的订购数量为每卷500件。 应用办公自动化/消费类应用: 扫描仪 Printe rs 冰箱 手机 洗衣机 数码相机 视频摄像机 工业自动化应用: 工业缝纫机 伺服电机 步进电机 微型电机…

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  1、伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、伺服电机(图1)状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

  无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

  2、交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

  3、伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

  交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。

  自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会交流伺服电机(图二)上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统,这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期,各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足,尚不能完全满足运动控制的要求,近年来随着微处理器、新型数字信号处理器(DSP)的应用,出现了数字控制系统,控制部分可完全由软件进行,分别称为直流伺服系统、三相永磁交流伺服系统。

  到目前为止,高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机,控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。

  日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器,其中D系列适用于数控机床(最高转速为1000r/min,力矩为0.25~2.8N.m),R系列适用于机器人(最高转速为3000r/min,力矩为0.016~0.16N.m)。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制,力矩波动由24%降低到7%,并提高了可靠性。这样,只用了几年时间形成了八个系列(功率范围为0.05~6kW)较完整的体系,满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。

  以生产机床数控装置而著名的日本发那科(Fanuc)公司,在20世纪80年代中期也推出了S系列(13个规格)和L系列(5个规格)的永磁交流伺服电动机。L系列有较小的转动惯量和机械时间常数,适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。

  日本其他厂商,例如:三菱电动机(HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列)、东芝精机(SM系列)、大隈铁工所(BL系列)、三洋电气(BL系列)、立石电机(S系列)等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。

  德国力士乐公司(Rexroth)的Indramat分部的MAC系列交流伺服电动机共有7个机座号92个规格。

  德国西门子(Siemens)公司的IFT5系列三相永磁交流伺服电动机分为标准型和短型两大类,共8个机座号98种规格。据称该系列交流伺服电动机与相同输出力矩的直流伺服电动机IHU系列相比,重量只有后者的1/2,配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列,最多的可供6个轴的电动机控制。

  德国博世(BOSCH)公司生产铁氧体永磁的SD系列(17个规格)和稀土永磁的SE系列(8个规格)交流伺服电动机和Servodyn SM系列的驱动控制器。

  美国著名的伺服装置生产公司Gettys曾一度作为Gould 电子公司一个分部(Motion Control Division),生产M600系列的交流伺服电动机和A600 系列的伺服驱动器。后合并到AEG,恢复了Gettys名称,推出A700全数字化的交流伺服系统。

  美国A-B(ALLEN-BRADLEY)公司驱动分部生产1326型铁氧体永磁交流伺服电动机和1391型交流PWM伺服控制器。电动机包括3个机座号共30个规格。

  I.D.(Industrial Drives)是美国著名的科尔摩根(Kollmorgen)的工业驱动分部,曾生产BR-210、BR-310、BR-510 三个系列共41个规格的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动器。自1989年起推出了全新系列设计的掺鹣盗袛(Goldline)永磁交流伺服电动机,包括B(小惯量)、M(中惯量)和EB(防爆型)三大类,有10、20、40、60、80五种机座号,每大类有42个规格,全部采用钕铁硼永磁材料,力矩范围为0.84~111.2N.m,功率范围为0.54~15.7kW。配套的驱动器有BDS4(模拟型)、BDS5(数字型、含位置控制)和Smart Drive(数字型)三个系列,最大连续电流55A。Goldline系列代表了当代永磁交流伺服技术最新水平。

  爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在国外的一个分部,现合并到AEG,以生产直流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而闻名。生产BHT1100、2200、3300三种机座号共17种规格的SmCo永磁交流伺服电动机和八种控制器。

  法国Alsthom集团在巴黎的Parvex工厂生产LC系列(长型)和GC系列(短型)交流伺服电动机共14个规格,并生产AXODYN系列驱动器。

  原苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了两个系列的交流伺服电动机。其中ДBy系列采用铁氧体永磁,有两个机座号,每个机座号有3种铁心长度,各有两种绕组数据,共12个规格,连续力矩范围为7~35N.m。2ДBy系列采用稀土永磁,6个机座号17个规格,力矩范围为0.1~170N.m,配套的是3ДБ型控制器。

  近年日本松下公司推出的全数字型MINAS系列交流伺服系统,其中永磁交流伺服电动机有MSMA系列小惯量型,功率从0.03~5kW,共18种规格;中惯量型有MDMA、MGMA、MFMA三个系列,功率从0.75~4.5kW,共23种规格,MHMA系列大惯量电动机的功率范围从0.5~5kW,有7种规格。

  韩国三星公司近年开发的全数字永磁交流伺服电动机及驱动系统,其中FAGA交流伺服电动机系列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多种型号,功率从15W~5kW。

  现在常采用(Powerrate)这一综合指标作为伺服电动机的品质因数,衡量对比各种交直流伺服电动机和步进电动机的动态响应性能。功率变化率表示电动机连续(额定)力矩和转子转动惯量之比。

  按功率变化率进行计算分析可知,永磁交流伺服电动机技术指标以美国I.D 的Goldline系列为最佳,德国Siemens的IFT5系列次之。

  交流伺服电动机

  交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无”自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

  交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

  永磁交流伺服电动机

  20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。

  永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有:

  ⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。

  ⑵定子绕组散热比较方便。

  ⑶惯量小,易于提高系统的快速性。

  ⑷适应于高速大力矩工作状态。

  ⑸同功率下有较小的体积和重量。

  伺服电动机与单相异步电动机比较

  交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:

  1、起动转矩大

  由于转子电阻大,与普通异步电动机的转矩特性曲线相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。

  2、运行范围较广

  3、无自转现象

  正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线)

  交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。

  交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。

  1、初始化参数

  在接线之前,先初始化参数。

  在控制卡上:选好控制方式;将PID参数清零;让控制卡上电时默认使能信号关闭;将此状态保存,确保控制卡再次上电时即为此状态。

  在伺服电机上:设置控制方式;设置使能由外部控制;编码器信号输出的齿轮比;设置控制信号与电机转速的比例关系。一般来说,建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的控制电压。比如,山洋是设置1V电压对应的转速,出厂值为500,如果你只准备让电机在1000转以下工作,那么,将这个参数设置为111。

  2、接线

  将控制卡断电,连接控制卡与伺服之间的信号线。以下的线是必须要接的:控制卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。复查接线没有错误后,电机和控制卡(以及PC)上电。此时电机应该不动,而且可以用外力轻松转动,如果不是这样,检查使能信号的设置与接线。用外力转动电机,检查控制卡是否可以正确检测到电机位置的变化,否则检查编码器信号的接线和设置

  3、试方向

  对于一个闭环控制系统,如果反馈信号的方向不正确,后果肯定是灾难性的。通过控制卡打开伺服的使能信号。这是伺服应该以一个较低的速度转动,这就是传说中的”零漂”。一般控制卡上都会有抑制零漂的指令或参数。使用这个指令或参数,看电机的转速和方向是否可以通过这个指令(参数)控制。如果不能控制,检查模拟量接线及控制方式的参数设置。确认给出正数,电机正转,编码器计数增加;给出负数,电机反转转,编码器计数减小。如果电机带有负载,行程有限,不要采用这种方式。测试不要给过大的电压,建议在1V以下。如果方向不一致,可以修改控制卡或电机上的参数,使其一致。

  4、抑制零漂

  在闭环控制过程中,零漂的存在会对控制效果有一定的影响,最好将其抑制住。使用控制卡或伺服上抑制零飘的参数,仔细调整,使电机的转速趋近于零。由于零漂本身也有一定的随机性,所以,不必要求电机转速绝对为零。

  5、建立闭环控制

  再次通过控制卡将伺服使能信号放开,在控制卡上输入一个较小的比例增益,至于多大算较小,这只能凭感觉了,如果实在不放心,就输入控制卡能允许的最小值。将控制卡和伺服的使能信号打开。这时,电机应该已经能够按照运动指令大致做出动作了。

  6、调整闭环参数

  细调控制参数,确保电机按照控制卡的指令运动,这是必须要做的工作,而这部分工作,更多的是经验,这里只能从略了。

  伺服电机与步进电机的性能比较

  步进电机作为一种开环控制的系统,和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

  一、控制精度不同

  两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司(SANYO DENKI)生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

  交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2000线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

  二、低频特性不同

  步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。

  交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。

  三、矩频特性不同

  步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。

  四、过载能力不同

  步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以三洋交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。

  五、运行性能不同

  步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

  六、速度响应性能不同

  步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以山洋400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

  综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。

  一、转速和编码器分辨率的确认。

  二、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。

  三、计算负载惯量,惯量的匹配,安川伺服电机为例,部分产品惯量匹配可达50倍,但实际越小越好,这样对精度和响应速度好。

  四、再生电阻的计算和选择,对于伺服,一般2kw以上,要外配置。

  五、电缆选择,编码器电缆双绞屏蔽的,对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯,增量式是4芯。

  用户往往对电磁制动,再生制动,动态制动的作用混淆,选择了错误的配件。

  动态制动器由动态制动电阻组成,在故障、急停、电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给距离。

  再生制动是指伺服电机在减速或停车时将制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线,经阻容回路吸收。

  电磁制动是通过机械装置锁住电机的轴。

  三者的区别:

  (1)再生制动必须在伺服器正常工作时才起作用,在故障、急停、电源断电时等情况下无法制动电机。动态制动器和电磁制动工作时不需电源。

  (2)再生制动的工作是系统自动进行,而动态制动器和电磁制动的工作需外部继电器控制。

  (3)电磁制动一般在SV、OFF后启动,否则可能造成放大器过载,动态制动器一般在SV、OFF或主回路断电后启动,否则可能造成动态制动电阻过热。

  一、伺服电机油和水的保护

  A:伺服电机可以用在会受水或油滴侵袭的场所,但是它不是全防水或防油的。因此, 伺服电机不应当放置或使用在水中或油侵的环境中。

  B:如果伺服电机连接到一个减速齿轮,使用伺服电机时应当加油封,以防止减速齿轮的油进入伺服电机

  C:伺服电机的电缆不要浸没在油或水中。

  二、伺服电机电缆→减轻应力

  A:确保电缆不因外部弯曲力或自身重量而受到力矩或垂直负荷,尤其是在电缆出口处或连接处。

  B:在伺服电机移动的情况下,应把电缆(就是随电机配置的那根)牢固地固定到一个静止的部分(相对电机),并且应当用一个装在电缆支座里的附加电缆来延长它,这样弯曲应力可以减到最小。

  C:电缆的弯头半径做到尽可能大。

  三、伺服电机允许的轴端负载

  A:确保在安装和运转时加到伺服电机轴上的径向和轴向负载控制在每种型号的规定值以内。

  B:在安装一个刚性联轴器时要格外小心,特别是过度的弯曲负载可能导致轴端和轴承的损坏或磨损

  C:最好用柔性联轴器,以便使径向负载低于允许值,此物是专为高机械强度的伺服电机设计的。

  D:关于允许轴负载,请参阅”允许的轴负荷表”(使用说明书)。

  四、伺服电机安装注意

  A:在安装/拆卸耦合部件到伺服电机轴端时,不要用锤子直接敲打轴端。(锤子直接敲打轴端,伺服电机轴另一端的编码器要被敲坏)

  B:竭力使轴端对齐到最佳状态(对不好可能导致振动或轴承损坏)。

  直流无刷伺服电机特点

  转动惯量小、启动电压低、空载电流小; 弃接触式换向系统,大大提高电机转速,最高转速高达100 000rpm;无刷伺服电机在执行伺服控制时,无须编码器也可实现速度、位置、扭矩等的控制; 不存在电刷磨损情况,除转速高之外,还具有寿命长、噪音低、无电磁干扰等特点。

  直流有刷伺服电机特点

  1.体积小、动作快反应快、过载能力大、调速范围宽

  2.低速力矩大, 波动小,运行平稳

  3.低噪音,高效率

  4.后端编码器反馈(选配)构成直流伺服等优点

  5.变压范围大,频率可调

  直流伺服电机可应用在是火花机、机械手、精确的机器等。可同时配置2500P/R高分析度的标准编码器及测速器,更能加配减速箱、令机械设备带来可靠的准确性及高扭力。 调速性好,单位重量和体积下,输出功率最高,大于交流电机,更远远超过步进电机。多级结构的力矩波动小。

  伺服电机在封闭的环里面使用。就是说它随时把信号传给系统,同时把系统给出的信号来修正自己的运转。

  伺服电机也可用单片机控制。

  首先我们来看一下伺服电机和其他电机(如步进电机)相比到底有什么优点:

  1、精度:实现了位置,速度和力矩的闭环控制;克服了步进电机失步的问题;

  2、转速:高速性能好,一般额定转速能达到2000~3000转;

  3、适应性:抗过载能力强,能承受三倍于额定转矩的负载,对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用;

  4、稳定:低速运行平稳,低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合;

  5、及时性:电机加减速的动态相应时间短,一般在几十毫秒之内;

  6、舒适性:发热和噪音明显降低。

  简单点说就是:平常看到的那种普通的电机,断电后它还会因为自身的惯性再转一会儿,然后停下。而伺服电机和步进电机是说停就停,说走就走,反应极快。但步进电机存在失步现象。

  伺服电机的应用领域就太多了。只要是要有动力源的,而且对精度有要求的一般都可能涉及到伺服电机。如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较高的设备。

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发布日期:2021年10月14日 13:12:51  所属分类:网络推广
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