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伺服电机使用中的这些问题不容忽视

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-06-21 13:13:29 * 浏览: 2
伺服电机在使用中存在的这些问题,不能忽视伺服系统是机电产品的重要组成部分,它可以提供最高水平的动态响应和转矩密度,因此驱动系统的发展趋势是取代传统的液压系统和交流伺服驱动器的直流电。 ,步进和交流变频驱动,将系统性能提升到一个全新的水平,包括更短的循环时间,更高的生产率,更好的可靠性和更长的使用寿命。为了获得更好的伺服电机性能,有必要了解伺服电机的一些特性。本文将分析伺服电机的常见问题。问题1:噪音,不稳定当客户在某些机器上使用伺服电机时,噪音太大,电机驱动负载运行不稳定。当出现这个问题时,许多用户的第一反应是伺服电机的质量不好,因为有时用步进电机或变频电机代替拖动负载,噪音和不稳定性要小得多。从表面上看,它确实是伺服电机的原因,但在仔细分析伺服电机的工作原理后,我们会发现这个结论是完全错误的。交流伺服系统包括:伺服驱动器,伺服电机和反馈传感器(通用伺服电机带光学编码器)。所有这些组件都在一个控制闭环系统中运行:驱动器从外部接收参数信息,然后向电机提供一定的电流,由电机转换为扭矩驱动的负载。负载根据其自身特性起作用或加速和减速。传感器测量负载。驱动装置的位置将设定信息值与实际位置值进行比较,然后通过改变电动机电流使实际位置值和设定信息值保持一致。当负载突然改变以引起速度变化时,数字化仪就知道这一点。速度变化后,立即对伺服驱动器作出反应。驱动器将改变提供给伺服电机的电流值,以满足负载变化并返回设定速度。交流伺服系统是一种响应速度非常快的全封闭系统。负载波动和速度校正之间的时滞响应非常快。此时,对系统响应的真实响应是机械连接装置的传输时间。举一个简单的例子:有一台机器使用伺服电机通过V型皮带驱动恒速,大惯性负载。整个系统需要获得恒定的速度和更快的响应特性来分析其运动过程。当驱动器向电机发送电流时,电机首先立即产生转矩,因为V带是弹性的,负载不会像电机那样快速加速,伺服电机将在负载前达到设定的速度。电机上的编码器会削弱电流,从而削弱扭矩,因为V形皮带张力增加,电机速度减慢,驱动器一次又一次地增加电流。在这种情况下,系统振荡,电动机扭矩波动,负载速度相应地波动。结果当然是噪音,磨损和不稳定。但是,这不是由伺服电机引起的。这种噪音和不稳定性是由机械传动引起的。它是由伺服系统反应速度(高)和机械传动或反应时间(长)不匹配引起的。伺服电机响应速度快于系统调整新扭矩所需的时间。很容易找到问题的根本原因。解决它更容易。对于上面的例子,您可以:(1)增加机械刚度并减少系统的惯性,并减少机械传动部件的响应时间,例如用直接电线更换V形皮带。杆驱动器或齿轮箱取代了V形皮带,(2)降低了伺服系统的响应速度,降低了伺服系统的控制带宽,例如降低了伺服系统的增益参数值。当然,以上只是噪音和不稳定的原因之一。由于不同的原因,存在不同的解决方案,例如由机械共振引起的噪声。在伺服,共振抑制,低通滤波等中,总之,噪声和th不稳定的原因基本上不是由伺服电机本身引起的。问题2:惯性匹配在伺服系统的选择和调试中,经常遇到惯性问题!具体表现如下:1。在选择伺服系统时,除了考虑电机的转矩和额定转速外,还需要计算机械系统转换为电机轴的惯性,然后根据实际情况机器的操作要求。选择具有适当惯性尺寸的电机需要工件质量。 2.在调试期间(手动模式),正确设置惯量比参数是充分利用机械和伺服系统的最佳性能的先决条件。系统的精度由突起表示(Delta伺服惯量比参数为1-37,JL / JM)。这样就存在惯性匹配问题!最后,什么是“惯性匹配”? 1.根据牛顿第二定律:“进给系统所需的扭矩T =系统传动惯量J×角加速度θ角加速度θ影响系统的动态特性,θ越小,控制器越长控制器越长在系统执行之前发出命令,系统响应越慢。如果θ改变,系统响应将缓慢而缓慢,从而影响加工精度。由于在选择电机后最大输出T值不变,如果需要θ,如果变化很小,则J应尽可能小。 2.进给轴的总惯性“J =伺服电机的转动惯量动量JM +电机轴转换负载惯性动量JL负载惯量JL(以机床为例)表和夹具与工件的惯性和工件的螺钉,联轴器等以及螺钉和旋转构件与惯性组合物在电机轴上组合。 JM是伺服电机的转子惯量。选择伺服电机后,该值固定,JL随工件等负载变化。如果您希望J具有较小的更改率,则最好使JL更小。这是流行意义上的“惯性匹配”。知道什么是惯性匹配,惯性匹配有什么影响?怎么判断出来?影响:传动惯性对伺服系统的精度,稳定性和动态响应有影响。惯性很大,系统的机械常数很大,响应很慢,这会导致系统的固有频率下降并容易产生共振。伺服带宽会影响伺服精度和响应速度。适当增加惯性只有在改善低速爬行时才有用。因此,机械设计应尽量减少惯性,而不影响系统的刚度。确定:当测量机械系统的动态特性时,惯性越小,系统的动态响应越好,惯性越大,电机负载越大,控制越困难,但惯性越大。机械系统需要匹配电机惯性。行。不同的机构对惯性匹配原理有不同的选择,并且具有不同的性能。例如,当CNC中心机通过伺服电机进行高速切削时,当负载惯量增加时,会发生:(1)当控制命令改变时,电机需要更多时间才能达到速度要求。新命令,(2)当机器正在进行当沿两个轴快速切割弧形曲线时,会出现大的误差:1通常,当JL≤JM时,伺服电机通常会出现上述问题= 3×JM,电机可控。性别会略有降低,但不会影响普通金属切割。 (一般推荐高速曲线切割JL≤JM)3当JL≥3×JM时,电机的可控性会大大降低,高速曲线切割中不同机构和加工质量要求的性能会有所提高JL和JM之间的关系不同。惯性匹配的要求需要根据机械过程特性和加工质量要求来确定。问题3:伺服电机选择选择机械传动方案后,必须选择伺服电机的型号和尺寸并确认。 (1)选择条件 - 通常,应选择伺服电机以满足以下条件:●最大电机速度gt,系统要求的最高移动速度,●电机的转子惯量与负载惯量匹配,●连续负载工作转矩≦电机额定转矩,●电机最大输出转矩gt,系统要求的最大转矩(加速时的转矩)。 (2)选择计算:●惯性匹配计算(JL / JM)●摆动速度的计算(负载结束速度,电机端速度)●负载转矩计算(连续负载工作转矩,加速转矩)