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伺服培训资料 1 2 AC伺服机制系统 伺服系统的分类 伺服的概述 伺服系统的基本构成 伺服的工作原理 伺服的控制方式 伺服的应用 课程大纲 3 1 1伺服的概述 来源于动词 服从 服务 根据目标值的指令 迅速地自动作出动作反映的电机 伺服系统也可以称谓是伺服机构 省略 机构 和 机械装置 来看 伺服系统是有目的自行控制 所谓控制 是指按照目的运行 也就是不由人手带动某些装置 而是自己按照设定目的来控制对象 什么是伺服 实物 4 1 2什么叫自动控制 自动控制的三种举例 处理连续变化的对象 如温度 圧力 流量 如将维持水位等数值作为控制对象 通过电压和频率控制电线 纸和软片的张力 以及将水车和涡轮机的转速等保持到一定值作为控制对象 工作母机的刀台送行和机器人的运作 以及其他很多行业那样将机械的控制 物体的机械式的位置作为控制对象 处理控制 自动调整 伺服系统 5 1 3什么叫伺服系统 生活中自动控制的例子 水量 少 一半 7成程度 全满 需要时间 需要点時間 快点 慢慢地 这个时候的人行动扭开关监视水龙头的水流调节开关的大小监视杯子里的水流当目标水量接近时关闭开关 人根据杯子的水量 无意识地思考需要时间 指示 手 肌肉 指挥 广州朗豪自动化科技 6 伺服系统的分类 从系统组成元件的性质来看 有电气伺服系统 液压伺服系统和电气 液压伺服系统及电气 电气伺服系统等从系统输出量的物理性质来看 有速度或加速度伺服系统和位置伺服系统等从系统中所包含的元件特性和信号作用特点来看 有模拟式伺服系统和数字式伺服系统从系统的结构特点来看 有单回伺服系统 多回伺服系统和开环伺服系统 闭环伺服系统 7 A 开环 即无位置反馈的系统其驱动元件主要是功率步进电机或液压脉冲马达 它的结构简单 易于控制 但缺点是精度差 低速不平稳 扭矩小 一般用于轻载负载变化不大或经济型数控机床上 B 闭环 误差控制随动随动系统数控机床进给系统的误差 是CNC输出的位置指令和机床工作台实际位置的差值 主要由执行元件 检测单元 比较环节 驱动电路和机床5部分组成 8 半闭环伺服系统半闭环伺服系统的位置采样点如图所示 是从驱动装置 常用伺服电机 或丝杠引出 采样旋转角度进行检测 不是直接检测运动部件的实际位置 9 伺服系统的基本结构 負荷 球等 指令 控制器 等 感应器数据 位置 状態 駆動 伺服马达 控制 伺服放大器 反馈器 感应器 伺服马达 指令信号 位置 速度 力矩 反馈信号 位置 完成信号 状態信号 10 伺服放大器的构成伺服放大器的构成 伺服放大器的构成 什么叫 伺服放大器 把供给为了以如指示的旋转角和转速让伺服机制马达旋转的电力 电压 电流 的装置称为伺服系统增幅容器或伺服系统放大器 Amplifier 简称为 伺服系统放大器 位置 電流 速度 电流変換 伺服电机 位置环 速度环 電流环 速度感应器 位置感应器 伺服系统放大器基本构成图 11 主回路部分整流单元 四相限电源 逆变单元电流传感器功率单元IPM和PIM之分 有集成模块和分离IGBT结构 伺服主回路和变频器的最大区别是 1 过载倍数2 电流采样精度 伺服与变频的区别 12 伺服与步进的区别 13 伺服系统控制 1 16位置控制 14 位置控制 通过对移动量 马达旋转数 的控制而达到任意目标的位置 位置控制通常有以下两种情况 控制只限于最终的位置的情况 控制移动中途的路线的情况 轨迹控制 15 速度控制 通过对转速控制而达到任意目标转速 在速度控制时 就算马达有负载 指令速度与实际速度差 稳定速度偏差 为 1 15速度控制 输入 使之产生力矩的指令值 16 负载扭矩 产生扭矩 马达被动停止 负载扭矩 产生扭矩 马达自行控制停止 负载扭矩 产生扭矩 停止 负载力矩 1 14力矩控制 17 马达轴 转子 永久磁石 定子 线圈 刹车 可选 感应器 轴承 刹车 感应器 定子 转子 伺服电机的结构 18 伺服电机的编码器 3 检测装置数字传感器增量型和绝对型码盘刻线的差别绝对式编码器2的n次方道刻线 不受不受停电 干扰 速度 电气响应的影响的 尤其是高精度又要高速的情况下 增量细分是无法满足要求的 绝对法 绝对 的多结构的通道检测直言不讳特殊代码到磁盘 绝对方式 增量方式 当光电编码器的轴转动时A B两根线都产生脉冲输出 A B两相脉冲相差90度相位角 由此可测出光电编码器转动方向与电机转速 如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转 否则为反转 Z线为零脉冲线 旋转盘构造 A B 19 20 伺服在行业的应用 机械加工 成型机 医疗器械 一般工业设备 机器人 半导体设备 21 伺服系统之应用数控机床的应用同步能力 快速响应能力 低速稳态控制能力 匹配NC控制器的能力 网络化能力等中高端产品的供应商集中在西门子 Fanuc等主要是强调轨迹控制和插补控制能力 22 伺服系统之应用包装印刷行业的应用同步控制能力 张力控制 网络化能力等 横切功能 飞剪 追剪等 电子凸轮功能无轴 电子轴 传动技术 主要技术供应商为德国的博世力士乐 伦茨 日本的住友和奥地利的贝加莱 国内鲜有公司具备此能力 仅北人和松德在做无轴传动的研究开发 主要是同步控制 23 多关节机器人 伺服系统 腕轴 体轴 旋回轴等 轴使用绝对式编码器 光诊断设备 CT MRI等床的旋转轴 床的上下轴 水平轴 半导体设备 24 伺服系统 轴定位 以及搬送轴使用多轴 25 金属加工 伺服系统 轴 轴 轴 轴使用 攻丝机 26 自动闸门机 吸入轴吐出轴搬送轴 轴使用 射出