0536-2082255转8008

联系4118cc云顶集团

电话:0536-2082255转8008
邮箱:admin@crazychatroulette.com
手机:18365625186
地址:山东潍坊市北海路财富国际商务大厦23层

自动控制技术

数控伺服技术在真空成型机自控系统中的应用

作者:admin 发布时间:2020-05-22 01:09

  正在一个第一级圭外推行周期即8ms内,此中的1.25ms用于推行第一和第二级圭外,结余时分由CNC操纵。假如第一级圭外的步数减少,那么正在8ms内第二级圭外行为的步数就要反响裁减,因而破裂数要变众,全面圭外处分时分变长,因而第一级圭外应编得尽也许短,仅处分网罗急停,返回参考点减速,跳步,来到衡量名望和进给暂停信号等。

  伺服驱动体例简称伺服体例(ServoSystem),是一种以机床挪动部件的名望(或角度)和速率(或转速)举动统制对象的主动统制体例,又称随动体例、拖动体例或伺服机构。伺服体例的紧要成效是吸取来自插补装配或插补软件天生的进给指令,并按指令讯息来驱动各运动部件运动,以加工出适合图纸条件的零件。伺服体例通常由伺服驱动装配、驱动元件、板滞传动机构及结尾推行部件等构成,对付闭环统制体例还网罗检测反应装配。

  伺服体例是数控装配与机床本体的合系合节,诚实而切确地推行CNC装配发出的运动指令。伺服体例的功能,正在很大水准上决断了数控机床的功能。比方,数控机床的最高挪动速率、跟踪精度、定位精度等苛重目标均取决于伺服体例的动态和静态功能。

  遵从统制对象和操纵目标,数控机床伺服体例可分为进给伺服体例和主轴伺服体例。

  进给伺服体例是指通常观点的伺服体例,它网罗速率统制环和名望统制环,用于统制机床各坐标轴的切削进给运动,是一种精细的名望跟踪、定位体例,单元是mm/min。主轴统制体例只是速率统制体例,用于统制机床主轴的挽回运动,供应切削经过中的转矩和功率,并且需结束转速局限内的无级调速,单元是r/min。

  开环伺服体例紧要靠步进电机来达成,每吸取一个指令脉冲,步进电机就挽回必定角度,步进电机的挽回速率取决于指令脉冲的频率,转角的巨细则取决于脉冲数目。因为输出转矩较小,并且没有反应合节,开环体例精度较差,合用于精度条件不高的场所。如图8所示。

  图9所示为半闭环/闭环伺服体例道理图,它由伺服电机、检测反应单位、驱动线途、比力合节等局部构成。闭环伺服体例将检测反应单位安设正在机床办事台上,直接将衡量的办事台位移量转换成电信号,反应给比力合节,与指令信号比力,并将其差值经伺服放大,统制伺服电机动员办事台挪动,直至二者差值为零为止。闭环伺服体例驱除了进给传动体例的一共差错,于是精度很高(从外面上讲,精度取决于检测装配的衡量精度)。然而,因为各个合节都网罗正在反应回途内,于是板滞传动体例的刚度、间隙、成立差错和摩擦阻尼等非性成分都直接影响伺服体例的调制参数。由此可睹,闭环伺服体例的组织纷乱,其调试、保卫都有较高的本领难度,价钱也较高贵,常用于精细数控机床。

  正在半闭环伺服体例中,反应合节安设正在中央某一部位(如电机轴上),因为扔开了板滞传动体例的刚度、间隙、成立差错和摩擦阻尼等成分,于是这种体例调试比力容易,安靖性好。虽然半闭环体例不反应反应回途除外的差错,但采用高分辩率的检测元件,也可能得回比力惬意的精度。

  遵从反应比力格式,伺服体例可分为数字脉冲比力伺服体例、相位比力伺服体例,以及幅值比力伺服体例。

  数字脉冲比力伺服体例组织较粗略,常采用光电编码器、光栅举动名望检测装配,以半闭环的统制组织花样组成的数字脉冲比力伺服体例利用较为普通。

  正在相位比力和幅值比力伺服体例中,名望检测装配紧要以挽回化压器、感受同步器为检测元件。正在相位比力伺服体例中,名望检测装配众采用相位办事格式,指令信号与反应信号都酿成相应的同频率的某一载波的区别相位的脉冲信号,然后通过两者相位的比力,得回现实名望与指令名望的偏向,达成闭环统制。而幅值比力伺服体例紧要是以其名望检测信号的幅值反应板滞的现实名望,并以此举动名望反应信号,再与指令信号举行比力组成的闭环统制体例。

  PowerMate-A是FANUC公司20世纪80年代中期发轫临盆的产物,并于90年代初期引进到我邦,因为它的质地极端牢靠,正在引进之后取得了普通的利用。PowerMate-A内置了伺服放大器和PMC,伺服放大器与CNC共用AC200V电源,因为只必要统制链条正在X轴偏向进步或退却,于是PowerMate-A伺服统制体例现实上唯有进给伺服驱动,而没有主轴驱动,PowerMate-A数控体例是一个单轴统制体例;与PowerMate-A配套的伺服电机是FANUCS系列的20S相易伺服电机,电机轴上装有增量式脉冲编码器,输知名望反应信号给CNC,不难看出,PowerMate-A数控体例是一个采用数字脉冲比力反应格式的半闭环伺服体例。

  近年来,跟着高性价比永磁体的开拓和功能的一直升高,使得采用永磁同措施速电动机的相易同步伺服体例的功能日益越过,与采用矢量统制的异步伺服比拟,永磁同步电动机转子温度低,轴向邻接名望精度高,条件的冷却条目不高,对机床情况的温度影响小,容易到达极小的低限速率。假使正在低限速率下,也可作恒转矩运转,分外适合强力切削加工,同时其转矩密度高,转动惯量小,动态反响特征好,分外适合高临盆率运转,比力容易到达很高的调速比。FANUC的进给伺服电动机通常采用永磁式的三相似步电动机。正在本体例中所操纵的相易伺服电机型号是A06B-0502-B004,全体参数为:23NmTRQ,20Amp,3phase8poles,AC146V,2000RPM。

  永磁式的相易三相似步电动机的转子是用高导磁率的长久磁钢作成的磁极,中央穿有电机轴,轴两头用轴承维持并将其固定于机壳上。定子是用矽钢片叠成的导磁体,导磁体的内外观有齿槽,嵌入用导线绕成的三相绕组线圈,别的正在轴的后端部装有编码器。当定子的三相绕组通有三订交流电流时,形成的空间挽回磁场就会吸住转子上的磁极同步挽回,电途元件必要遵照转子磁场的名望及时地换向,这一点尽头肖似于直流电动机的转子绕组电流随定子磁场名望的换向。因而,为了及时地检测同步电动机转子磁场的名望,正在电动机轴上(后端)安设了一个编码器,编码器的光码盘跟着电机轴的转动测出转子上磁极磁场的现实名望,该名望可用角度θ来展现,即定子合成磁场磁极轴线和转子磁极轴线之间的角度,也称为功率角。将该名望值送到统制电途后,统制器可能及时地统制逆变器功率元件的换向,达成了伺服驱动器的自控换向。因而,有人将这种同步电动机的驱动统制器和电动机一齐称为自换向同步电动机。别的,由于其统制特征肖似于直流电动机,于是也称为无整流子式直流电动机。

  伺服体例按其内部统制信号的花样,可分为模仿量统制的模仿伺服与数字量统制的数字伺服两类,FANUC产物早期通常采用直流驱动器,到了20世纪80年代中期,发轫采用相易模仿伺服驱动器,从20世纪90年代起发轫采用相易数字伺服驱动装配。PowerMate-AA06B-6050系列伺服驱动器与A06B-05**系列相易伺服电机配套构成的产物,是FANUC相易模仿伺服驱动体例最常睹的筑设之一,它采用了矢量统制、PWM调速,输出特征好,牢靠性高,正在上世纪90年代引入我邦后,取得了普通的利用。FANUC相易模仿伺服驱动办事道理睹图10。

  相易模仿伺服体例紧要有电源局部、放大器及统制局部构成。电源局部紧要网罗整流逆变电途,以达成交-直-交变换。整流器操纵的是整流二极管,给逆变器局部供以直流电源。逆变器操纵了6个IGBT,正在统制电途的统制下举行逆变,将直流功率变为相易功率,给同步电动机供电。对逆变器的频率蜕化举行统制,即可统制电动机转速的速慢,全体的逆变经过是愚弄PWM(脉冲宽度调制)本领来统制的。通过PWM统制,使体例取得的相易电压波形更贴近正弦波,裁减了谐波,神速性取得升高,更好地餍足了电动机的必要。别的,电机主电途有两相电机的定子绕组串有电流检测器,检测电机的现实电流,用作电流反应和电机的过流保卫。脉冲编码器装正在电机转子上用作速率和名望反应。

  正在统制上,PowerMate-A采用了磁场矢量统制格式。因为正在同步电机中,励

  磁磁场与电枢磁通势间的空间角度不是固定的,于是调治电枢电流就不行直接统制电磁转矩。通过电机的外部统制体例,对电枢磁通势相对励磁磁场举行空间定向统制,统制两者之间的角度依旧固定值,同时对电枢电流的幅值也举行统制,这种统制格式就称为矢量统制。电机轴上安设有编码器,编码器随时检测转子磁极名望,一直得到名望角θ讯息,并将θ送伺服统制器,正在统制器中举行及时的坐标蜕化,变换后的电流对逆变器举行统制,形成PWM波形去统制电机。

  如上图10,VCMD是驱动体例的速率给定指令,它是来自CNC的模仿电压;该电压与来自检测元件(大凡为脉冲编码器)的速率反应电压(也可能是脉冲编码器的脉冲信号经F/V变换后举动体例的速率反应信号)TSA经比力、放大后输出速率差错信号。速率差错信号再经调治器放大,举动转矩给定指令输出。转矩指令信号通过乘法器,辨别与转子名望计划回途中输出的sinθ和sin(θ-240°)算子相乘,其乘积举动电流指令信号输出。电流指令又与电流反应信号比拟较后,形成电流差错信号,电流差错信号经放大,输出到PWM统制回途,举行脉宽调制统制。脉宽调制信号通过功率晶体管与电源回途的逆变,变成三订交流电,统制相易伺服电动机的电枢。

  图10中的虚线框,正在现实体例中,大凡为集成一体的专用大领域集成电途。正在FANUC常睹的相易伺服驱动中,此中一片型号为AF20,它网罗两个乘法器

  和一个转子名望计划回途;另一片型号为MB63137,它网罗PWM统制回途和

  以FANUCPowerMateA为重心构成的伺服统制体例是一个半闭环体例,有名望环、速率环两个统制回途,它们辨别必要脉冲编码器对电机的名望量和速率量举行反应。正在对编码器操纵上,作名望衡量时,累计办事台走过的脉冲数;作速率衡量时,则取单元时分(几个毫秒)内的脉冲数。

  正在前面一经论说过,为了达成同步电机统制主回途中功率元件的主动换相,必要跟着电动机转子的转动随时检测转子磁场的名望,这项办事也由编码器达成,为此,正在脉冲编码器上刻有按二进制值编码的4层条纹,经印刷电途板处分后输出波形C1,C2,C4,C8,通过区别的组合来证明转子名望蜕化。

  本文对真空成型机主动化体例中的数控伺服体例的办事经过举行说明,找到了正在CNC和PMC中与现场操作联系的变量存储区,并总结出了PMC圭外的流程图。伺服统制本领的利用升高统制的精度,包管传动机构的运转的安稳和无误。


二维码
电话:0536-2082255转8008
地址:山东潍坊市北海路财富国际商务大厦23层
Copyright © 2002-2019 4118cc云顶集团机械电子设计制造有限公司 版权所有
网站地图