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交流伺服系统使用综述
作者: ..com  来源:照明技术网  时间:2007-04-06
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交流伺服单元(电机与驱动器)的性能越来越好,其价格也逐年降低,可以说它的性价比越来越高,这使得它将获得更广泛的应用,例如在数控机床、加工中心及机器人等工业设备和火炮、雷达等武器装备中早已是交流伺服单元的主要应用领域[1],一些需要精确定位的工业设备、生产线如半导体生产、航空电子、包装、标签、木材加工、制药设备和印刷等行业也越来越多的采用交流伺服单元,可以说它已成为工业设备中的一个部件。
作者由于工作的需要,接触并使用了许多公司的交流伺服单元,如日本的安川、松下和三菱产品;德国的百格拉交流伺服;美国的科尔摩根(en)产品以及以色列、韩国的产品。根据经验,将介绍交流伺服单元的选择要点及交流伺服系统(指令机与交流伺服单元)构成方案与一些成功应用实例,以供参考。
交流伺服的选择要点
交流伺服单元的选择内容包括有品牌选择、电机的惯量选择(即大、中、小惯量的伺服电机)、位置检测元件的选择以及输出功率和尺寸形状选择等项目。
根据工作环境的特点对交流伺服单元的选择
l 交流伺服单元对环境温度的要求
大多数品牌的交流伺服单元能在0~55℃温度范围内可靠地工作[2]。这对大多数工业应用是能够满足需要的。但对于特殊应用,如武器装备、航天设备等工作工作温度范围要求很宽,低温端达到零下20多度,高温端达到零上80多度。这就要选择特殊品牌的交流伺服单元如美国的科尔摩根公司的军品伺服单元,以色列的艾尔莫(Elmo)公司产品,能够满足宽温度范围的要求。
l 电缆长度限制
由于电机固连到机械设备上,而驱动器(交流伺服放大器)安放在控制柜中,二者之间通常有几米~10多米距离。一般的交流伺服单元限制电缆长度在20米以内,这主要是与电机相连的位置检测元件是光学编码器(Encoder),它的信号经长距离传输不是很可靠造成的。对于长距离传输,可以选欧美产品。它们的位置检测元件不是光学编码器(Encoder),可以可靠的长距离传输位置信号。
电机惯量的选择
伺服电机转子惯量有大、中、小之分,分别应用在不同场合。例如对于数控机床、加工中心等设备,无论是主轴系统还是进给系统,往往采用大惯量电机,使得负载惯量折算到电机轴上与电机转子惯量相比占很小比例,易证明,负载惯量折算到电机轴上为:
J’L=JL/N2    (1)
JL—负载惯量;
N—从电机到负载的减速比;
J’L —折算到电机轴上的负载惯量。
这样加工工件的表面精度高。但对于经常启停或跟踪快速变化的信号,如火炮、雷达、机器人等,应采用小惯量电机,系统反应才足够快。对于绝大多数品牌交流伺服单元,大中惯量电机额定转速为1500~2000r/