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SynqNet運動控制總線和直接驅(qū)動技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者: 時間:2013-01-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  
  對精度和快速性的要求
  現(xiàn)代(如數(shù)控機床和數(shù)控加工中心等等)向著高速、高精度方向發(fā)展,如為了縮短輔助操作時間、提高生產(chǎn)率,伺服軸的移動速度要求超過120 m/min;正在研制的超高精度鏡面銑削加工中心,要求位置分辨率為1納米;數(shù)控磨齒機的分度精度要求小于0.1角秒;慣導(dǎo)測試設(shè)備要求位置分辨率小于0.001角秒等等。這樣高的精度,常規(guī)的旋轉(zhuǎn)伺服電機+機械執(zhí)行機構(gòu)(減速箱或滾珠絲桿付等)的傳動技術(shù)不可能達到。因為機械執(zhí)行機構(gòu)和聯(lián)軸器的誤差、間隙和柔性,使伺服軸產(chǎn)生成帶狀分布的運動誤差和失動,而不是一個恒值,嚴(yán)重影響伺服軸的運動精度和系統(tǒng)快速性。


BM 系列
■ 定子內(nèi)徑0.4”(10mm) 到63”(1600mm)
■ 連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩45000Nm
■ 典型速度18krpm,最高可達80krpm


BM 系列
■ 定子內(nèi)徑0.4”(10mm) 到63”(1600mm)
■ 連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩45000Nm
■ 典型速度18krpm,最高可達80krpm   在數(shù)控技術(shù)上提高伺服軸運動精度的常規(guī)做法有兩種:半閉環(huán)控制(位置反饋取至伺服電機軸端)加存儲式補償(間隙補償和螺距誤差補償)和全閉環(huán)控制(位置反饋取至伺服機械執(zhí)行機構(gòu)末端)。
  半閉環(huán)控制加存儲式補償只能補償帶狀分布誤差帶中的恒定部分,即絲杠螺距誤差和傳動間隙(故稱這種補償為螺距誤差補償和間隙補償),不能滿足高精度的精度要求。
  全閉環(huán)控制將伺服機構(gòu)置于閉環(huán)控制之中,使由它們產(chǎn)生的誤差得到閉環(huán)補償。但要取得好的控制效果,要求高的位置環(huán)增益;而伺服機構(gòu)、聯(lián)軸器的誤差、間隙和柔性,使得系統(tǒng)難以得到很高的位置環(huán)增益,補償效果仍不理想,不能滿足超高速、超高精度數(shù)控系統(tǒng)的精度和快速性要求。
  只有去掉機械傳輸?shù)人欧?zhí)行機構(gòu),伺服電機直接耦合或融入到負(fù)載上,即,才能消除間隙、柔性和其它與機械傳送相關(guān)的問題,以滿足超高精度的數(shù)控系統(tǒng)對精度和快速性的要求。
  
  直接驅(qū)動技術(shù)有旋轉(zhuǎn)運動和直線運動兩種基本方式。
  直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸(A、B、C軸)的伺服電機稱為直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)(DDR)電機,通常要求低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角高分辨率。DDR電機與負(fù)載的連接有兩種方式(無需聯(lián)軸器):一種是帶有中空軸的有框架DDR電機,負(fù)載軸直接插入電機的中空軸;另一種是無框架(分裝式)DDR電機,定子安裝在負(fù)載的框架上,轉(zhuǎn)子直接安裝在負(fù)載軸上,將電機轉(zhuǎn)子成為負(fù)載的一部分,可以為用戶提供十分緊湊的機械設(shè)計解決方案。
  Danaher Motion公司的有框架GOLDLINE?DDR電機,有低壓(115/230Vac)D系列和高壓(400/480Vac)DH系列兩種電壓規(guī)格,4種框架尺寸,3種鐵心長度,共12種型號。配置Cross-Roller精密軸承;中空軸,法蘭安裝,端面直徑從6.93”-14.25”;連續(xù)轉(zhuǎn)矩從5.3-339 Nm,峰值轉(zhuǎn)矩從16.9-1340 Nm;最高轉(zhuǎn)速可達800 rpm(DH06);配備正余弦編碼器的位置分辨率可達21位(2,097,152 counts/r),重復(fù)精度±0.62角秒。

CARTRIDGE DDR? 電機
運輸時電機轉(zhuǎn)子通過夾具固定在定子框架內(nèi)   Danaher Motion公司的無框架DDR電機,有F/FH系列、RBE系列、BM系列等,有多種定子內(nèi)徑尺寸和轉(zhuǎn)子長度,F(xiàn)/FH系列適合低速、小直徑、大轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用,RBE適合高速、小直徑、小轉(zhuǎn)矩的用途,BM系列是專為高速、大直徑、大轉(zhuǎn)矩用途而設(shè)計的電機。BM系列速度通常18000rpm,特殊設(shè)計可達80000rpm,直徑最大可達1600mm,連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩高達45000Nm;RBE系列定子內(nèi)徑尺寸從21.3 mm到239 mm;F/FH系列連續(xù)轉(zhuǎn)矩可達369 Nm,定子繞組特性與有框架GOLDLINE?DDR電機相同;用Danaher Motion公司的ServoStar S600驅(qū)動器驅(qū)動,位置分辨率可達28位(268,435,456 counts/r),位置重復(fù)精度可達±0.00048角秒,用戶可以選配高分辨率的正余弦編碼器以提高系統(tǒng)精度和帶寬。
  Danaher Motion公司創(chuàng)新設(shè)計的C/CH系列模塊化有框架CARTRIDGE DDR?電機,率先將無框架DDR技術(shù)的節(jié)省空間與性能優(yōu)勢和有框架電機的便捷安裝融為一體。電機內(nèi)沒有軸承,利用負(fù)載軸的軸承支撐電機轉(zhuǎn)子,類似無框架DDR電機;定子框架通過法蘭和止口與負(fù)載連接,類似有框架DDR電機。轉(zhuǎn)子與負(fù)載通過一種新穎的壓縮連接結(jié)構(gòu)與負(fù)載軸緊密地連接到一起,使電機轉(zhuǎn)子和負(fù)載成為整體,消除了電機與負(fù)載之間的間隙和柔性,連接剛性極大地提高,不再需要像傳統(tǒng)電機那樣要求慣量匹配,通常允許有250:1的慣量失配,最高可達800:1,使得系統(tǒng)可以獲得較高的增益而不會振蕩,系統(tǒng)帶寬極大地提高;因電機內(nèi)沒有精密軸承而降低了成本,具有比有框架GOLDLINE?DDR電機具有更高的性價比;與F/FH系列無框架DDR電機相比,無需考慮電機結(jié)構(gòu)設(shè)計,簡化了機械設(shè)計和安裝;CARTRIDGE?DDR 電機可以在任何方向上安裝,可以水平安裝或豎直安裝,但用戶需要選擇相應(yīng)的轉(zhuǎn)子負(fù)載軸承;電機繞組設(shè)計有低壓C(115/230Vac)系列和高壓CH(400/480Vac)系列;連續(xù)轉(zhuǎn)矩從50到504 Nm, 峰值轉(zhuǎn)矩從120到1016 Nm;最大轉(zhuǎn)速可達1200 rpm。

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