伺服系统是让物体的位置、方位、状态等输出能够跟随输入目标任意变化的自动控制系统,如何进行伺服电机选型,首先要了解选型计算,具体步骤如下:
1、确认转速和编码器的分辨率;
2、计算出电机轴上的负载力矩、加减速力矩和负载惯量;
3、计算再生电阻,通常2KW以上需要外配置;
4、编码器电缆的选择,通常日系的产品采用较多的是绝对值编码器。
以上的伺服电机选型步骤由科 峰自 动化提供,接下来在运作之前要做如下检查:
1、检查电压是否合适;
2、确保控制信号线接线牢固;
3、在开始运行的半小时内要密切观察电机状态,如发生运动异常、噪音和温度升高的情况需立即停机调整。
以上资料请参考,科 峰自 动化希望能帮到您!
详细参考文档:/p/4177736925现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动,这对电机的动力荷载有很大影响。
伺服驱动装置是许多机电系统的核心,因此,伺服电机的选择就变得尤为重要。首先要选出满足给定负载要求的电动机,然后从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。
伺服电机的选型计算方法1计算负载惯量,惯量的匹配,瑞思科伺服电机为例,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。2电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。
3转速和编码器分辨率的确认.4电缆选择,编码器电缆双绞屏蔽的,对于瑞思科伺服等台系产品绝对值编码器是6芯,增量式是4芯。5再生电阻的计算和选择,对于伺服,一般2kw以上,要外配置。
END注意事项以上只考虑电机的动力问题,对于直线运动用速度v(t),加速度a(t)和所需外力F(t)表示,对于旋转运动用角速度 (t),角加速度 (t)和所需扭矩T(t)表示,它们均可以表示为时间的函数,与其他因素无关。很显然。
电机的最大功率P电机,最大应大于工作负载所需的峰值功率P峰值,但仅仅如此是不够的,物理意义上的功率包含扭矩和速度两部分,但在实际的传动机构中它们是受限制的。用峰值,T峰值表示最大值或者峰值。
电机的最大速度决定了减速器减速比的上限,n上限= 峰值,最大/ 峰值,同样,电机的最大扭矩决定了减速比的下限,n下限=T峰值/T电机,最大,如果n下限大于n上限,选择的电机是不合适的。反之,则可以通过对每种电机的广泛类比来确定上下限之间可行的传动比范围。
只用峰值功率作为选择电机的原则是不充分的,而且传动比的准确计算非常繁琐。
伺服电机工作原理 1.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)。 什么是伺服电机?有几种类型?工作特点是什么? 答:伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降, 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别? 答: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。 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。
自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出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,分别称为摪胧只瘮或抟旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统。
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法那克(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。
如下:1、选用电动机的原则为了适应各种不同用途,电机厂家生产了不同种类、形式及容量的电动机。
在选用电动机时,要充分考虑它们的特性,在仔细研究了被拖动机械的特性后,选择适合负载特性的电动机。选择电动机的原则是:(1)根据负载的启动特性及运行特性,选出最适合于这些特性的电动机,满足生产机械工作过程中的各种要求。
(2)选择具有与使用场所的环境相适应的防护方式及冷却方式的电动机,在结构上应能适合电动机所处的环境条件。(3)计算和确定合适的电动机容量。
通常设计制造的电动机,在75%-100%额定负载时,效率最高。因此应使设备需求的容量与被选电动机的容量差值最小,使电动机的功率被充分利用。
(4)选择可靠性高、便于维护的电动机。(5)考虑到互换性,尽量选择标准电动机。
(6)为使整个系统高效率运行,要综合考虑电机的极数及电压等级。2、选用电动机的大致步骤可以考虑如下(1)根据生产机械性的要求,选择电动机种类。
(2)根据电源情况,选择电动机额定电压。(3)根据生产机械所要求的转数及传动设备的情况,选择电动机的转数。
(4)根据电动机和生产机械安装的位置和场所环境,选择电动机的结构和防护形式。(5)根据所带负载所需要的功率容量和电动机的运行方式,选择电动机的额定功率。
在做电机选型时,手边一定要多准备几个厂家、品牌的产品目录,再综合考虑上述因素,来选型最合适的电动机。
伺服电机选型及负载转矩计算 惯量转矩计算 机械制造商在选购电机时担心切削力不够,往往选择较大规格的马达,这不但会增加机床的制造成本,而且使之体积增大,结构布局不够紧凑。
本文以实例应用阐明了如何选择最佳规格电机的方法,以控制制造成本。 一、进给驱动伺服电机的选择 1.原则上应该根据负载条件来选择伺服电机。
在电机轴上所有的负载有两种,即阻尼转矩和惯量负载。这两种负载都要正确地计算,其值应满足下列条件: 1)当机床作空载运行时,在整个速度范围内,加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机连续额定转矩范围内,即应在转矩速度特性曲线的连续工作区。
2)最大负载转矩,加载周期以及过载时间都在提供的特性曲线的准许范围以内。 3)电机在加速/减速过程中的转矩应在加减速区(或间断工作区)之内。
4)对要求频繁起,制动以及周期性变化的负载,必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。并应小于电机的连续额定转矩。
5)加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。通常,当负载小于电机转子惯量时,上述影响不大。
但当负载惯量达到甚至超过转子惯量的5倍时,会使灵敏度和响应时间受到很大的影响。甚至会使伺服放大器不能在正常调节范围内工作。
所以对这类惯量应避免使用。推荐对伺服电机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下: Jl<5*Jm1、负载转矩的计算 负载转矩的计算方法加到伺服电机轴上的负载转矩计算公式,因机械而异。
但不论何种机械,都应计算出折算到电机轴上的负载转矩。通常,折算到伺服电机轴上的负载转矩可由下列公式计算: Tl=(F*L/2πμ)+T0 式中:Tl折算到电机轴上的负载转矩(N.M); F:轴向移动工作台时所需要的力; L:电机轴每转的机械位移量(M);To:滚珠丝杠螺母,轴承部分摩擦转矩折算到伺服电机轴上的值(N.M);Μ:驱动系统的效率 F:取决于工作台的重量,摩擦系数,水平或垂直方向的切削力,是否使用了平衡块(用在垂直轴)。
无切削时: F=μ*(W+fg),切削时: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf)。W:滑块的重量(工作台与工件)Kg; Μ:摩擦系数; Fc:切削力的反作用力; Fg:用镶条固紧力; Fcf:由于切削力靠在滑块表面作用在工作台上的力(kg)即工作台压向导轨的正向压力。
计算转矩时下列几点应特别注意: (a)由于镶条产生的摩擦转矩必须充分地考虑。通常,仅仅从滑块的重量和摩擦系数来计算的转矩很小的。
请特别注意由于镶条加紧以及滑块表面的精度误差所产生的力矩。 (b)由于轴承,螺母的预加载,以及丝杠的预紧力滚珠接触面的摩擦等所产生的转矩均不能忽略。
尤其是小型轻重量的设备。这样的转矩回应影响整个转矩。
所以要特别注意。 (c)切削力的反作用力会使工作台的摩擦增加,以此承受切削反作用力的点与承受驱动力的点通常是分离的。
如图所示,在承受大的切削反作用力的瞬间,滑块表面的负载也增加。当计算切削期间的转矩时,由于这一载荷而引起的摩擦转矩的增加应给予考虑。
(d)摩擦转矩受进给速率的影响很大,必须研究测量因速度工作台支撑物(滑块,滚珠,压力),滑块表面材料及润滑条件的改变而引起的摩擦的变化。已得出正确的数值。
(e)通常,即使在同一台的机械上,随调整条件,周围温度,或润滑条件等因素而变化。当计算负载转矩时,请尽量借助测量同种机械上而积累的参数,来得到正确的数据。
2.负载惯量的计算。由电机驱动的所有运动部件,无论旋转运动的部件,还是直线运动的部件,都成为电机的负载惯量。
电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量,并按一定的规律将其相加得到。 1)圆柱体惯量 如滚珠丝杠,齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算: J=(πγ/32)*D4L(kg cm2) 如机构为钢材,则可按下面公式计算: J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2) 式中: γ材料的密度(kg/cm2) D圆柱体的直经(cm) L圆柱体的长度(cm) 2)轴向移动物体的惯量工件,工作台等轴向移动物体的惯量,可由下面公式得出: J=W*(L/2π)2 (kg cm2) 式中: W直线移动物体的重量(kg) L电机每转在直线方向移动的距离(cm) 3)圆柱体围绕中心运动时的惯量如图所示: 圆柱体围绕中心运动时的惯量 属于这种情况的例子:如大直经的齿轮,为了减少惯量,往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算: J=Jo+W*R2(kg cm2) 式中:Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量(kgcm2) W圆柱体的重量(kg) R旋转半径(cm) 4)相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下: J=(N1/N2)2Jo 式中:N1 N2为齿轮的齿数 3.电机加速或减速时的转矩 电机加速或减速时的转矩 1)按线性加减速时加速转矩计算如下: Ta=(2πVm/60*104) *1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。
ta) Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta) Ta加速转矩(N.M) Vm快速移动时的电机转速(r/min) Ta加速时间(sec) Jm电机惯量(N.m.s2) JL负载惯量(N.m.s2) Vr加速转矩开始减少的点 Ks伺服系统位置环增益(sec-1) 电机按指数曲线加速时的。
减速机是一种动力传达机构,利用齿轮的速度转换器,将电机(马达)的回转数减速到所要的回转数,并得到较大转矩的机构。
在目前用于传递动力与运动的机构中,减速机的应用范围相当广泛。1、在额定转矩下使用。
2、请选择合适的电机与减速机相配合3、本系列减速机终身润滑,无需加油,请不要私下拆开。4、连续运转使用寿命降低1/2。
5、保证安装正确,防止外界破坏。6、减速机的安装、操作、维修和维护工作仅限于专业人员执行。
F系列平行轴斜齿轮减速机其他安装: 1、安装场所:油品的确认:在订购时,这类产品润滑油属半固态不需更换油工作,但必须注意在0度以下使用,应事先告知我们,以便添加防冻剂。于酸碱场所,亦须告之我们,加装防护措施。
2、伺服电机:在订货时应告知工厂,伺服电机所需衔接法兰及轴的尺寸。3、减速机的安装:减速机本体是一个非常精密的产品,所以在安装上必须小心,严禁撞击或是以铁锤敲打轴心或是任一部位。
伺服电机:是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电-机械转换器。作为液压阀控制器的伺服电机,属于功率很小的微特电机,以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。
伺服电机的作用:伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确。
伺服电机的分类:直流伺服电机和交流伺服电机。
使用环境来选择电动机结构形式:
1. 在正常环境条件下,一般采用防护式电动机;在粉尘较多的工作场所,采用封闭式电动机;
2. 在湿热带地区或比较潮湿的场所,尽量采用湿热带型电动机;
3. 在露天场所使用,采用户外型电动机,若有防护措施,也可采用封闭式或防护式电动机;
4. 在高温工作场所,应根据环境温度,选用相应绝缘等级的电动机,并加强通风改善电动机工作条件;
5. 在有爆炸危险场所,必须选用防爆型电动机;
6. 在有腐蚀气体的场所,应选用防腐式电动机.
电动机类型的选择:
不需要调速的机械装置应优先选用笼型异步电动机;
对于负载周期性波动的长期工作机械,宜用绕线型异步电动机;
需要补偿电网功率因数及获得稳定的工作速度时,优先选用同步电动机;
只需要几种速度,但不要求调速时,选用多速异步电动机,采用转换开关等来切换你所需要的工作速度;
需要大的起动转矩和恒功率调速的机械,宜选用直流电动机;
起制动和调速要求较高的机械,可选用直流电动机或带调速装置的交流电动机; 需要自动伺服控制的情况下,需要选择伺服电机。
电机转速的选型:
电动机转速应符合机械传动的要求。在市电标准频率(50HZ)作用下,由于磁极对数不同,异步电动机同步转速有3000r/min,500 r/min,1000r/min,750/r/min,600r/min等几种.由于存在转差率,其实际转速比同步转速低2-5%.
声明:本网站尊重并保护知识产权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果我们转载的作品侵犯了您的权利,请在一个月内通知我们,我们会及时删除。
蜀ICP备2020033479号-4 Copyright © 2016 学习鸟. 页面生成时间:2.775秒