1,如何正確選擇伺服電機和步進(jìn)電機?
主要視具體應用情況而定,簡(jiǎn)單地說(shuō)要確定:負載的性質(zhì)(如水平還是垂直負載等),轉矩、慣量、轉速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對端口界面和通訊方面的要求),主要控制方式是位置、轉矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,亦或電池供電,電壓范圍。據此以確定電機和配用驅動(dòng)器或控制器的型號。
2,選擇步進(jìn)電機還是伺服電機系統?
其實(shí),選擇什么樣的電機應根據具體應用情況而定,各有其特點(diǎn)。請見(jiàn)下表,自然明白。
3,何時(shí)選用直流伺服系統,它和交流伺服有何區別?
直流伺服電機分為有刷和無(wú)刷電機。
有刷電機成本低,結構簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。
無(wú)刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動(dòng)平滑,力矩穩定?刂茝碗s,容易實(shí)現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長(cháng)壽命,可用于各種環(huán)境。
交流伺服電機也是無(wú)刷電機,分為同步和異步電機,目前運動(dòng)控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大。目前技術(shù)已有廠(chǎng)家可以做到很大的功率。
4,使用電機時(shí)要注意的問(wèn)題?
上電運行前要作如下檢查:
1)電源電壓是否合適(過(guò)壓很可能造成驅動(dòng)模塊的損壞);對于直流輸入的+/-極性一定不能接錯,驅動(dòng)控制器上的電機型號或電流設定值是否合適(開(kāi)始時(shí)不要太大);
2)控制信號線(xiàn)接牢靠,工業(yè)現場(chǎng)最好要考慮屏蔽問(wèn)題(如采用雙絞線(xiàn));
3)不要開(kāi)始時(shí)就把需要接的線(xiàn)全接上,只連成最基本的系統,運行良好后,再逐步連接。
4)一定要搞清楚接地方法,還是采用浮空不接。
5)開(kāi)始運行的半小時(shí)內要密切觀(guān)察電機的狀態(tài),如運動(dòng)是否正常,聲音和溫升情況,發(fā)現問(wèn)題立即停機調整。
5,步進(jìn)電機啟動(dòng)運行時(shí),有時(shí)動(dòng)一下就不動(dòng)了或原地來(lái)回動(dòng),運行時(shí)有時(shí)還會(huì )失步,是什么問(wèn)題?
一般要考慮以下方面作檢查:
1)電機力矩是否足夠大,能否帶動(dòng)負載,因此我們一般推薦用戶(hù)選型時(shí)要選用力矩比實(shí)際需要大50%~100%的電機,因為步進(jìn)電機不能過(guò)負載運行,哪怕是瞬間,都會(huì )造成失步,嚴重時(shí)停轉或不規則原地反復動(dòng)。
2)上位控制器來(lái)的輸入走步脈沖的電流是否夠大(一般要>10mA),以使光耦穩定導通,輸入的頻率是否過(guò)高,導致接收不到,如果上位控制器的輸出電路是CMOS電路,則也要選用CMOS輸入型的驅動(dòng)器。
3)啟動(dòng)頻率是否太高,在啟動(dòng)程序上是否設置了加速過(guò)程,最好從電機規定的啟動(dòng)頻率內開(kāi)始加速到設定頻率,哪怕加速時(shí)間很短,否則可能就不穩定,甚至處于惰態(tài)。
4)電機未固定好時(shí),有時(shí)會(huì )出現此狀況,則屬于正常。因為,實(shí)際上此時(shí)造成了電機的強烈共振而導致進(jìn)入失步狀態(tài)。電機必須固定好。
5)對于5相電機來(lái)說(shuō),相位接錯,電機也不能工作。
6, 我想通過(guò)通訊方式直接控制伺服電機,可以嗎?
可以的,也比較方便,只是速度問(wèn)題,用于對響應速度要求不太高的應用。如果要求快速的響應控制參數,最好用伺服運動(dòng)控制卡,一般它上面有DSP和高速度的邏輯處理電路,以實(shí)現高速高精度的運動(dòng)控制。如S加速、多軸插補等。
7, 用開(kāi)關(guān)電源給步進(jìn)和直流電機系統供電好不好?
一般最好不要,特別是大力矩電機,除非選用比需要的功率大一倍以上的開(kāi)關(guān)電源。因為,電機工作時(shí)是大電感型負載,會(huì )對電源端形成瞬間的高壓。而開(kāi)關(guān)電源的過(guò)載性能不好,會(huì )保護關(guān)斷,且其精密的穩壓性能又不需要,有時(shí)可能造成開(kāi)關(guān)電源和驅動(dòng)器的損壞?梢杂贸R幍沫h(huán)形或R型變壓器變壓的直流電源。
8, 伺服電機的碼盤(pán)部分可以拆開(kāi)嗎?
禁止拆開(kāi),因為碼盤(pán)內的石英片(玻璃碼盤(pán))很容易破裂,且進(jìn)入灰塵后,壽命和精度都將無(wú)法保證,需要專(zhuān)業(yè)人員檢修。
伺服電機工作時(shí)帶動(dòng)動(dòng)光柵高速旋轉(可達3000rpm或更高),動(dòng)光柵和靜光柵之間只有十幾絲的間隙,再加上電機運行時(shí)有震動(dòng)、電機軸承油隙形成電機軸“串動(dòng)”等,故動(dòng)靜光柵安裝的要非常平行、平整、運行平穩,否則動(dòng)光柵和靜光柵的相對運動(dòng)就容易磨擦,造成電機編碼器故障(俗稱(chēng)“刮盤(pán)”)而且無(wú)法修復只能將電機內的編碼器報廢。
由此也不難理解,安裝編碼器的伺服電機的后殼部分都有明顯標識:禁止敲擊
但實(shí)際應用中,還是有用戶(hù)因種種原因,電機安裝/或拆卸時(shí)用榔頭敲,這樣很容易造成電機碼盤(pán)損壞。
9,步進(jìn)和伺服電機可以拆開(kāi)檢修或改裝嗎?
不要,最好讓廠(chǎng)家去做,拆開(kāi)后沒(méi)有專(zhuān)業(yè)設備很難安裝回原樣,電機的轉定子間的間隙無(wú)法保證。磁鋼材料的性能被破壞,甚至造成失磁,電機力矩大大下降。
10,幾臺伺服電機可以作同步運行嗎?
可以的。
11,伺服控制器能夠感知外部負載的變化嗎?
部分功能較強的伺服驅動(dòng)器是可以的,如遇到設定阻力時(shí)停止、返回或保持一定的推力跟進(jìn)。
12,可以將國產(chǎn)的驅動(dòng)器或電機和國外進(jìn)口的電機或驅動(dòng)器配用嗎?
原則上是可以的,但要搞清楚電機的技術(shù)參數后才能配用,否則會(huì )大大降低應有的效果,甚至影響長(cháng)期運行和壽命。最好向供應商咨詢(xún)后再決定。
13,驅動(dòng)器和系統如何接地?
a. 如果在交流電源和驅動(dòng)器直流總線(xiàn)(如變壓器)之間沒(méi)有隔離的話(huà),不要將直流總線(xiàn)的非隔離端口或非隔離信號的地接大地,這可能會(huì )導致設備損壞和人員傷害。因為交流的公共電壓并不是對大地的,在直流總線(xiàn)地和大地之間可能會(huì )有很高的電壓。
b. 在多數伺服系統中,所有的公共地和大地在信號端是接在一起的。多種連接大地方式產(chǎn)生的地回路很容易受噪音影響而在不同的參考點(diǎn)上產(chǎn)生電流。
c. 為了保持命令參考電壓的恒定,要將驅動(dòng)器的信號地接到控制器的信號地。它也會(huì )接到外部電源的地,這將影響到控制器和驅動(dòng)器的工作(如:編碼器的5V電源)。
d. 屏蔽層接地是比較困難的,有幾種方法。正確的屏蔽接地處是在其電路內部的參考電位點(diǎn)上。這個(gè)點(diǎn)取決于噪聲源和接收是否同時(shí)接地,或者浮空。要確保屏蔽層在同一個(gè)點(diǎn)接地使得地電流不會(huì )流過(guò)屏蔽層。
14, 減速器為什么不能和電機正好相配在標準轉矩點(diǎn)?
如果考慮到電機產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)減速器的最大連續轉矩,許多減速比會(huì )遠遠超過(guò)減速器的轉矩等級。 如果我們要設計每個(gè)減速器來(lái)匹配滿(mǎn)轉矩,減速器的內部齒輪會(huì )有太多組合(體積較大、材料多)。 這樣會(huì )使得產(chǎn)品價(jià)格高,且違反了產(chǎn)品的“高性能、小體積”原則。
考慮到交流伺服驅動(dòng)器內部在位置指令模式下,還有電子齒輪(電子齒輪比G:推薦范圍1/50≤G≤50),可以很方便地和各種脈沖源相匹配,以達到用戶(hù)理想的控制分辯率(即角度/脈沖)。
通過(guò)和機械減速器配合,既可實(shí)現精確定位,又可滿(mǎn)足超大轉矩連續輸出。
15,如何選擇使用行星減速器還是正齒輪減速器?
行星減速器一般用于在有限的空間里需要較高的轉矩時(shí),即小體積大轉矩,而且它的可靠性和壽命都比正齒輪減速器要好。正齒輪減速器則用于較低的電流消耗,低噪音和高效率低成本應用。
16, 對普通電機而言,何為負載率(duty cycle)?
負載率(duty cycle)是指電機在每個(gè)工作周期內的工作時(shí)間/(工作時(shí)間+非工作時(shí)間)的比率。如果負載率低,就允許電機以3倍連續電流短時(shí)間運行,從而比額定連續運行時(shí)產(chǎn)生更大的力量。
17,如何選用電動(dòng)機、滑臺、精密平臺類(lèi)產(chǎn)品?其成本是如何計算的?
選擇運動(dòng)執行器類(lèi)產(chǎn)品關(guān)鍵要看你對運動(dòng)參數有什么樣的要求,可以根據你的需要來(lái)確定具體運動(dòng)參數等技術(shù)條件,這些參數要符合你實(shí)際需要,既要滿(mǎn)足應用要求并留有余地,也不要提得太高,否則其成本可能會(huì )數倍于標準型產(chǎn)品。舉例來(lái)說(shuō),如果0.1mm精度夠用的話(huà),就不要選0.01mm的參數。其它如負載能力、速度等也是如此。
另外一個(gè)選型建議是,如果不是必須,推拉力或負重、速度、定位精度這三個(gè)主要參數不要同時(shí)要求很高,因為運動(dòng)執行器是一個(gè)高精度高技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品,在設計制造時(shí)需要從機械結構、電氣性能、材料特性、材質(zhì)和處理方法等多方面考慮并選擇相應的組成電機、驅動(dòng)控制器和反饋裝置,以及不同精度等級的導軌、絲桿、支撐座和其它機械系統,使之達到需要的整體運動(dòng)參數,可謂牽一發(fā)動(dòng)全身的產(chǎn)品。當然,如果確有高要求的產(chǎn)品需要,還是可以滿(mǎn)足,只是成本會(huì )相應的提高。