第4章伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

1、第第4章伺服驅(qū)動(dòng)章伺服驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)系統(tǒng)本章概述本章概述 本章首先介紹了伺服系統(tǒng)的組成、工作原理和分類，其次就本章首先介紹了伺服系統(tǒng)的組成、工作原理和分類，其次就檢側(cè)元件這一內(nèi)容重點(diǎn)講了幾種常用的檢側(cè)裝置，最后介紹檢側(cè)元件這一內(nèi)容重點(diǎn)講了幾種常用的檢側(cè)裝置，最后介紹了幾種常用的伺服執(zhí)行元件。了幾種常用的伺服執(zhí)行元件。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.1.掌握伺服系統(tǒng)的組成，理解其工作原理，掌握其分類掌握伺服系統(tǒng)的組成，理解其工作原理，掌握其分類2.2.知道幾種常用的檢側(cè)裝置。知道幾種常用的檢側(cè)裝置。3.3.明確幾種常用的伺服執(zhí)行元件的分類和優(yōu)缺點(diǎn)明確幾種常用的伺服執(zhí)行元件的分類和優(yōu)缺點(diǎn)。下一頁第第4章章 數(shù)控機(jī)

2、床的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件4.3 常用伺服執(zhí)行元件常用伺服執(zhí)行元件4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述在數(shù)控機(jī)床中，在數(shù)控機(jī)床中，CNCCNC系統(tǒng)經(jīng)過插補(bǔ)運(yùn)算生成的進(jìn)給脈沖或進(jìn)給系統(tǒng)經(jīng)過插補(bǔ)運(yùn)算生成的進(jìn)給脈沖或進(jìn)給位移量指令，被輸入到伺服系統(tǒng)，并由伺服系統(tǒng)經(jīng)變換和功位移量指令，被輸入到伺服系統(tǒng)，并由伺服系統(tǒng)經(jīng)變換和功率放大轉(zhuǎn)化為機(jī)床機(jī)械部件的位移。伺服系統(tǒng)是用來精確地率放大轉(zhuǎn)化為機(jī)床機(jī)械部件的位移。伺服系統(tǒng)是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng)，又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。在很跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng)，又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指

3、被控制量多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量( (系統(tǒng)的輸出量系統(tǒng)的輸出量) )是機(jī)械位是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位移機(jī)械位移( (或轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)角) )準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移( (或轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)角) )。4.1.14.1.1伺服系統(tǒng)的組成和工作原理伺服系統(tǒng)的組成和工作原理 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖圖4-14-1所示。這是一個(gè)雙閉所示。這是一個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。速度環(huán)是由速度控環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。速度環(huán)是由速度控制單元、速度檢測(cè)裝

4、置、速度反饋電路等組成。其中用作速制單元、速度檢測(cè)裝置、速度反饋電路等組成。其中用作速度反饋的檢測(cè)裝置為測(cè)速發(fā)電機(jī)、脈沖編碼器等。速度控制度反饋的檢測(cè)裝置為測(cè)速發(fā)電機(jī)、脈沖編碼器等。速度控制單元是一個(gè)獨(dú)立的單元部件，它由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器單元是一個(gè)獨(dú)立的單元部件，它由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器及功率馭動(dòng)放大器等部分組成。位置環(huán)由數(shù)控裝置中位置控及功率馭動(dòng)放大器等部分組成。位置環(huán)由數(shù)控裝置中位置控制模塊、速度控制單元、位置檢測(cè)及位置反饋電路等部分組制模塊、速度控制單元、位置檢測(cè)及位置反饋電路等部分組成。位置控制主要是對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)成。位置控制主要是對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸進(jìn)行控制，軸控制是軸進(jìn)行控制，軸

5、控制是返回下一頁4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述要求最高的位置控制，不僅對(duì)單個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)速度和位置精度的要求最高的位置控制，不僅對(duì)單個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)速度和位置精度的控制有控制有嚴(yán)格要求，在多軸聯(lián)動(dòng)時(shí)，還要求各移動(dòng)軸有很好的動(dòng)嚴(yán)格要求，在多軸聯(lián)動(dòng)時(shí)，還要求各移動(dòng)軸有很好的動(dòng)態(tài)配合，才能保證加工效率、加工精度和表面粗糙度。態(tài)配合，才能保證加工效率、加工精度和表面粗糙度。圖圖4-14-1中速度環(huán)中的速度檢測(cè)裝置中速度環(huán)中的速度檢測(cè)裝置( (測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)) )和速度反饋電和速度反饋電路組成反饋回路，可實(shí)現(xiàn)速度恒值控制。測(cè)速發(fā)電機(jī)和伺服電路組成反饋回路，可實(shí)現(xiàn)速度恒值控制。測(cè)速發(fā)電機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，

6、若因外負(fù)載增大而使伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，動(dòng)機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，若因外負(fù)載增大而使伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，則測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之下降，經(jīng)速度反饋電路，把轉(zhuǎn)速變則測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之下降，經(jīng)速度反饋電路，把轉(zhuǎn)速變化的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，傳送到速度控制單元，與輸入信號(hào)進(jìn)化的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，傳送到速度控制單元，與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，比較后的差值信號(hào)經(jīng)放大后，產(chǎn)生較大的馭動(dòng)電壓，行比較，比較后的差值信號(hào)經(jīng)放大后，產(chǎn)生較大的馭動(dòng)電壓，使伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，恢復(fù)到開始的調(diào)定轉(zhuǎn)速，從而使伺服使伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，恢復(fù)到開始的調(diào)定轉(zhuǎn)速，從而使伺服電動(dòng)機(jī)排除負(fù)載變動(dòng)的干擾，維持轉(zhuǎn)速恒定不變。該原理圖中，電動(dòng)機(jī)排除負(fù)載變動(dòng)

7、的干擾，維持轉(zhuǎn)速恒定不變。該原理圖中，由速度反饋電路送出的轉(zhuǎn)速信號(hào)在速度控制單元中進(jìn)行比較，由速度反饋電路送出的轉(zhuǎn)速信號(hào)在速度控制單元中進(jìn)行比較，而由位置反饋電路送出的位置信號(hào)則是在位置控制模塊中進(jìn)行而由位置反饋電路送出的位置信號(hào)則是在位置控制模塊中進(jìn)行比較的。比較的形式也不相同，速度比較是通過硬件電路完成比較的。比較的形式也不相同，速度比較是通過硬件電路完成的，而位置比較是通過軟件實(shí)現(xiàn)。的，而位置比較是通過軟件實(shí)現(xiàn)。上一頁返回下一頁4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述4.1.24.1.2伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)的分類1.1.按使用的驅(qū)動(dòng)元件分類按使用的驅(qū)動(dòng)元件分類(1)(1)電液伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)

8、的執(zhí)行元件為液壓元件，其前電液伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件為液壓元件，其前一級(jí)為電氣元件。驅(qū)動(dòng)元件為液動(dòng)機(jī)和液壓缸，常用的有電一級(jí)為電氣元件。驅(qū)動(dòng)元件為液動(dòng)機(jī)和液壓缸，常用的有電液脈沖電動(dòng)機(jī)和電液伺服電動(dòng)機(jī)。數(shù)控機(jī)床發(fā)展初期，多采液脈沖電動(dòng)機(jī)和電液伺服電動(dòng)機(jī)。數(shù)控機(jī)床發(fā)展初期，多采用電液伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)具有在低速下可以得到很高用電液伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)具有在低速下可以得到很高的輸出轉(zhuǎn)矩，以及剛性好、時(shí)間常數(shù)小、反應(yīng)快、速度平穩(wěn)的輸出轉(zhuǎn)矩，以及剛性好、時(shí)間常數(shù)小、反應(yīng)快、速度平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。然而，液壓系統(tǒng)需要油箱、油管等供油系統(tǒng)，體積等優(yōu)點(diǎn)。然而，液壓系統(tǒng)需要油箱、油管等供油系統(tǒng)，體積大。

9、此外，還有噪聲、漏油等問題，故從大。此外，還有噪聲、漏油等問題，故從2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代起逐年代起逐漸被電氣伺服系統(tǒng)代替。只在具有特殊要求時(shí)，才采用電液漸被電氣伺服系統(tǒng)代替。只在具有特殊要求時(shí)，才采用電液伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)。下一頁上一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述(2)(2)電氣伺服系統(tǒng)電氣伺服系統(tǒng)全部采用電子器件，操作維護(hù)電氣伺服系統(tǒng)電氣伺服系統(tǒng)全部采用電子器件，操作維護(hù)方便，可靠性高。電氣伺服系統(tǒng)中的馭動(dòng)元件主要有步進(jìn)電方便，可靠性高。電氣伺服系統(tǒng)中的馭動(dòng)元件主要有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。沒有液壓系統(tǒng)中動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。沒有液壓系統(tǒng)中的

10、噪聲、污染和維修費(fèi)用高等問題，但反應(yīng)速度和低速轉(zhuǎn)矩的噪聲、污染和維修費(fèi)用高等問題，但反應(yīng)速度和低速轉(zhuǎn)矩不如液壓系統(tǒng)高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的馭動(dòng)線路不如液壓系統(tǒng)高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的馭動(dòng)線路及電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)得到了改善，性能也大大提高。目前，電氣及電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)得到了改善，性能也大大提高。目前，電氣伺服系統(tǒng)已在大范圍內(nèi)取代了液壓伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)已在大范圍內(nèi)取代了液壓伺服系統(tǒng)。2.2.按進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)分類按進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)分類(1)(1)主軸伺服系統(tǒng)嚴(yán)格來說，一般的主軸控制只是一個(gè)速度控主軸伺服系統(tǒng)嚴(yán)格來說，一般的主軸控制只是一個(gè)速度控制系統(tǒng)。主要實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提供切削過

11、程中的轉(zhuǎn)矩制系統(tǒng)。主要實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提供切削過程中的轉(zhuǎn)矩和功率，且保證任意轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，完成在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無級(jí)和功率，且保證任意轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，完成在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無級(jí)變速。具有變速。具有C C軸控制的主軸與進(jìn)給伺服系統(tǒng)一樣，為一般概念軸控制的主軸與進(jìn)給伺服系統(tǒng)一樣，為一般概念的位置伺服控制系統(tǒng)。的位置伺服控制系統(tǒng)。上一頁 下一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述(2)(2)進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)是使一般概念的伺服系統(tǒng)，它進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)是使一般概念的伺服系統(tǒng)，它包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)完成各坐標(biāo)軸包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)完成各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，具有定位

12、和輪廓跟蹤功能，是數(shù)控機(jī)床中要求的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，具有定位和輪廓跟蹤功能，是數(shù)控機(jī)床中要求最高的伺服控制。最高的伺服控制。此外，刀庫(kù)的位置控制是為了在刀庫(kù)的不同位置選擇刀具，此外，刀庫(kù)的位置控制是為了在刀庫(kù)的不同位置選擇刀具，與進(jìn)給坐標(biāo)軸的位置控制相比，性能要低得多，故稱為簡(jiǎn)易與進(jìn)給坐標(biāo)軸的位置控制相比，性能要低得多，故稱為簡(jiǎn)易位置伺服系統(tǒng)。位置伺服系統(tǒng)。3.3.按控制方式分類按控制方式分類伺服系統(tǒng)按控制方式可分為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)三種。開環(huán)伺服系統(tǒng)按控制方式可分為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)三種。開環(huán)控制不需要位置檢測(cè)及反饋，半閉環(huán)、閉環(huán)控制需要位置反控制不需要位置檢測(cè)及反饋，半閉環(huán)、閉環(huán)控制需要位置反饋。

13、饋。上一頁下一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)就是不具有任何反饋裝置的開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)就是不具有任何反饋裝置的伺服系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通常用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。數(shù)控伺服系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通常用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。數(shù)控裝置根據(jù)所要求的進(jìn)給速度和進(jìn)給位移，輸出一定頻率和數(shù)裝置根據(jù)所要求的進(jìn)給速度和進(jìn)給位移，輸出一定頻率和數(shù)量的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)過馭動(dòng)電路放大后，每一個(gè)進(jìn)給脈沖量的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)過馭動(dòng)電路放大后，每一個(gè)進(jìn)給脈沖馭動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，再經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成工馭動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，再經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成工作臺(tái)的一個(gè)當(dāng)量位移。由于步進(jìn)電動(dòng)

14、機(jī)及馭動(dòng)電路本身結(jié)構(gòu)作臺(tái)的一個(gè)當(dāng)量位移。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及馭動(dòng)電路本身結(jié)構(gòu)的緣故，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)的功率不能太大，電動(dòng)機(jī)的緣故，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)的功率不能太大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也不能太高，一般正常工作轉(zhuǎn)速不超過轉(zhuǎn)速也不能太高，一般正常工作轉(zhuǎn)速不超過1 000 r/min1 000 r/min。開。開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制，但精度差、低速不平穩(wěn)、環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制，但精度差、低速不平穩(wěn)、高速轉(zhuǎn)矩小。一般用于輕載負(fù)載變化不大或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。高速轉(zhuǎn)矩小。一般用于輕載負(fù)載變化不大或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。圖圖4-24-2所示為開環(huán)伺服系統(tǒng)示意圖。所示為開環(huán)伺服系統(tǒng)示意圖。下一頁上一頁返回

15、4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述(2)(2)閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)是誤差控制隨動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)是誤差控制隨動(dòng)系統(tǒng)( (見見圖圖4-4-3 3) )。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差，是數(shù)控裝置輸出的位置指令。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差，是數(shù)控裝置輸出的位置指令和機(jī)床工作臺(tái)和機(jī)床工作臺(tái)( (或刀架或刀架) )實(shí)際位置的差值。閉環(huán)伺服系統(tǒng)需要實(shí)際位置的差值。閉環(huán)伺服系統(tǒng)需要有位置檢測(cè)裝置，檢測(cè)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的位置。該裝置測(cè)出執(zhí)有位置檢測(cè)裝置，檢測(cè)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的位置。該裝置測(cè)出執(zhí)行元件實(shí)際位移量或?qū)嶋H所處位置，并將測(cè)量值反饋給數(shù)控行元件實(shí)際位移量或?qū)嶋H所處位置，并將測(cè)量值反饋給數(shù)控裝置，與指令進(jìn)行比較

16、，求得誤差，依此構(gòu)成閉環(huán)位置控制。裝置，與指令進(jìn)行比較，求得誤差，依此構(gòu)成閉環(huán)位置控制。由于閉環(huán)伺服系統(tǒng)是反饋控制，反饋測(cè)量裝置精度很高，所由于閉環(huán)伺服系統(tǒng)是反饋控制，反饋測(cè)量裝置精度很高，所以系統(tǒng)傳動(dòng)鏈誤差、環(huán)內(nèi)各元件誤差以及運(yùn)動(dòng)中造成的誤差以系統(tǒng)傳動(dòng)鏈誤差、環(huán)內(nèi)各元件誤差以及運(yùn)動(dòng)中造成的誤差都可以得到補(bǔ)償，從而大大提高廠跟隨精度和定位精度。都可以得到補(bǔ)償，從而大大提高廠跟隨精度和定位精度。目目前，閉環(huán)系統(tǒng)的分辨率多為前，閉環(huán)系統(tǒng)的分辨率多為1um1um，定位精度可達(dá)士，定位精度可達(dá)士0. 010. 01一士一士0. 0. O5 mm;O5 mm;高精度系統(tǒng)分辨率可達(dá)高精度系統(tǒng)分辨率可達(dá)0.

17、 1 um0. 1 um。系統(tǒng)精度只取決于測(cè)。系統(tǒng)精度只取決于測(cè)量裝置的制造精度和安裝精度。量裝置的制造精度和安裝精度。上一頁 下一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述(3)(3)半閉環(huán)系統(tǒng)位置檢測(cè)元件不直接安裝在進(jìn)給坐標(biāo)的最終運(yùn)半閉環(huán)系統(tǒng)位置檢測(cè)元件不直接安裝在進(jìn)給坐標(biāo)的最終運(yùn)動(dòng)部件上動(dòng)部件上( (見見圖圖4- 44- 4) ,) ,而是中間經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)部件的位置轉(zhuǎn)而是中間經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)部件的位置轉(zhuǎn)換，稱為間接測(cè)量，亦即坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈有一部分在位置換，稱為間接測(cè)量，亦即坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈有一部分在位置閉環(huán)以外。在環(huán)外的傳動(dòng)誤差沒有得到系統(tǒng)的補(bǔ)償，因而伺閉環(huán)以外。在環(huán)外的傳動(dòng)誤差沒有得到系統(tǒng)的補(bǔ)

18、償，因而伺服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)是一致的，不同點(diǎn)只是閉環(huán)伺半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)是一致的，不同點(diǎn)只是閉環(huán)伺服系統(tǒng)環(huán)內(nèi)包括較多的機(jī)械傳動(dòng)部件，傳動(dòng)誤差均可得以補(bǔ)服系統(tǒng)環(huán)內(nèi)包括較多的機(jī)械傳動(dòng)部件，傳動(dòng)誤差均可得以補(bǔ)償，從理論上講精度可以達(dá)到很高。但由于受機(jī)械變形、溫償，從理論上講精度可以達(dá)到很高。但由于受機(jī)械變形、溫度變化、振動(dòng)以及其他因素的影響，系統(tǒng)穩(wěn)定性難以調(diào)整。度變化、振動(dòng)以及其他因素的影響，系統(tǒng)穩(wěn)定性難以調(diào)整。此外，機(jī)床運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，由于機(jī)械傳動(dòng)部件的磨損、變此外，機(jī)床運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，由于機(jī)械傳動(dòng)部件的磨損、變形及其他因素的改變，

19、容易使系統(tǒng)穩(wěn)定性改變，精度發(fā)生變形及其他因素的改變，容易使系統(tǒng)穩(wěn)定性改變，精度發(fā)生變化。因此，目前使用半閉環(huán)系統(tǒng)較多。只在傳動(dòng)部件精密度化。因此，目前使用半閉環(huán)系統(tǒng)較多。只在傳動(dòng)部件精密度高、性能穩(wěn)定、使用過程溫差變化不大的高精度數(shù)控機(jī)床上高、性能穩(wěn)定、使用過程溫差變化不大的高精度數(shù)控機(jī)床上才使用閉環(huán)伺服系統(tǒng)。才使用閉環(huán)伺服系統(tǒng)。上一頁 下一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述4.4.按使用直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)分類按使用直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)分類(1)(1)直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng)常用的伺服電動(dòng)機(jī)有小慣量直直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng)常用的伺服電動(dòng)機(jī)有小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)和永磁直

20、流伺服電動(dòng)機(jī)流伺服電動(dòng)機(jī)和永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)( (也稱為大慣量寬調(diào)速直也稱為大慣量寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)流伺服電動(dòng)機(jī)) )。小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)最大限度地減少了電。小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)最大限度地減少了電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所以能獲得最好的快速性，在早期的數(shù)控的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所以能獲得最好的快速性，在早期的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較多，現(xiàn)在也有應(yīng)用。小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)一機(jī)床上應(yīng)用較多，現(xiàn)在也有應(yīng)用。小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)一般都設(shè)計(jì)成有高的額定轉(zhuǎn)速和低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，應(yīng)用時(shí)要經(jīng)過般都設(shè)計(jì)成有高的額定轉(zhuǎn)速和低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，應(yīng)用時(shí)要經(jīng)過中間機(jī)械傳動(dòng)中間機(jī)械傳動(dòng)( (如齒輪副如齒輪副) )才能與才能與rr杠相連接。杠相連接。

21、永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)能在較大過載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)時(shí)間工作，并且永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)能在較大過載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)時(shí)間工作，并且電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量較大，能直接與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量較大，能直接與rr杠相連而不需要中間傳杠相連而不需要中間傳動(dòng)裝置。此外，它還有一個(gè)特點(diǎn)是可在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)，如能在動(dòng)裝置。此外，它還有一個(gè)特點(diǎn)是可在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)，如能在1 1 r/minr/min甚至甚至0.1r/min0.1r/min下平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，這種直流伺服系統(tǒng)下平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，這種直流伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上獲得廠廣泛的應(yīng)用，在數(shù)控機(jī)床上獲得廠廣泛的應(yīng)用，2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代至年代至8080年代中年代中期，在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用占絕對(duì)統(tǒng)治

22、地位。至今，仍有許多期，在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用占絕對(duì)統(tǒng)治地位。至今，仍有許多數(shù)控機(jī)床上使用這種電動(dòng)機(jī)直流伺服系統(tǒng)。永磁直流伺服電數(shù)控機(jī)床上使用這種電動(dòng)機(jī)直流伺服系統(tǒng)。永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是有電刷，限制動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是有電刷，限制r r轉(zhuǎn)速的提高轉(zhuǎn)速的提高( (一般額定轉(zhuǎn)速為一般額定轉(zhuǎn)速為1 1 000-1 500r/min )000-1 500r/min )，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。上一頁 下一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述(2)交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)使用交流異步電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)使用交流異步電動(dòng)機(jī)(一般用一般用于主軸伺服電動(dòng)機(jī)于主軸伺服電動(dòng)機(jī))和永磁同

23、步伺服電動(dòng)機(jī)和永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)(一般用于進(jìn)給伺一般用于進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)服電動(dòng)機(jī))。由于直流伺服電動(dòng)機(jī)存在一些固有的缺點(diǎn)，其應(yīng)。由于直流伺服電動(dòng)機(jī)存在一些固有的缺點(diǎn)，其應(yīng)用受到限制。交流伺服電動(dòng)機(jī)沒有這些缺點(diǎn)，且轉(zhuǎn)子慣量較用受到限制。交流伺服電動(dòng)機(jī)沒有這些缺點(diǎn)，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電動(dòng)機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。另外，在同樣體積下，交流電直流電動(dòng)機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。另外，在同樣體積下，交流電動(dòng)機(jī)的輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高動(dòng)機(jī)的輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高10% - 70% 。交流。交流電動(dòng)機(jī)的容量也比直流電動(dòng)機(jī)大，可以達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的容量也比直流電動(dòng)機(jī)大，可以達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速。因此，交流伺服系統(tǒng)得

24、到廠迅速發(fā)展，已經(jīng)形成潮流。速。因此，交流伺服系統(tǒng)得到廠迅速發(fā)展，已經(jīng)形成潮流。從從20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期開始，數(shù)控機(jī)床大量使用交流伺服系年代后期開始，數(shù)控機(jī)床大量使用交流伺服系統(tǒng)。目前有些統(tǒng)。目前有些國(guó)家已全部使用交流伺服系統(tǒng)。國(guó)家已全部使用交流伺服系統(tǒng)。上一頁 下一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述4.1.34.1.3伺服系統(tǒng)的基本要求伺服系統(tǒng)的基本要求1.1.精度高精度高伺服系統(tǒng)的精度是指愉出量能復(fù)現(xiàn)愉入量的精密程度。數(shù)控伺服系統(tǒng)的精度是指愉出量能復(fù)現(xiàn)愉入量的精密程度。數(shù)控加工對(duì)定位精度和輪廊加工精度要求都比較高，定位精度一加工對(duì)定位精度和輪廊加工精度要求都比較高，定位精度一般為般為

25、0.O1-0.001mm0.O1-0.001mm，甚至可達(dá)，甚至可達(dá)0.1um0.1um輪廊加工精度與速度控制、輪廊加工精度與速度控制、聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)的協(xié)調(diào)一致等有關(guān)。在速度控制中，要求高的調(diào)速聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)的協(xié)調(diào)一致等有關(guān)。在速度控制中，要求高的調(diào)速精度及比較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)能力。即對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)精度要求精度及比較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)能力。即對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)精度要求比較高。比較高。2.2.響應(yīng)快響應(yīng)快快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)的快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。為了保證輪廊加工的形狀精度和低的表面粗糙度，跟蹤精度。為了保證輪廊加工的形狀精度和低的表面粗糙度，要求伺服

26、系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。這一方面要求過渡要求伺服系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。這一方面要求過渡過程時(shí)間要短，一般在過程時(shí)間要短，一般在200ms200ms以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒; ;另一另一方面要求超調(diào)小。這兩方面的要求往往是矛盾的，實(shí)際應(yīng)用方面要求超調(diào)小。這兩方面的要求往往是矛盾的，實(shí)際應(yīng)用中要采取相應(yīng)措施，按加工工藝要求作出適當(dāng)?shù)倪x擇。中要采取相應(yīng)措施，按加工工藝要求作出適當(dāng)?shù)倪x擇。上一頁 下一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述 3.3.穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定愉入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定愉入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后

27、，達(dá)到新的或者隴復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。要求伺服節(jié)過程后，達(dá)到新的或者隴復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。要求伺服系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗干擾能力，保證進(jìn)給速度均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)定系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗干擾能力，保證進(jìn)給速度均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)定性直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。性直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。 4.4.調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍調(diào)速范圍R RN N是指電動(dòng)機(jī)能提供的最高轉(zhuǎn)速是指電動(dòng)機(jī)能提供的最高轉(zhuǎn)速n nmaxmax，和最低轉(zhuǎn)速，和最低轉(zhuǎn)速n nminmin之比。通常之比。通常R RN= N= n nmaxmax/ / n nminmin(1)(1)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的調(diào)速要求在數(shù)控機(jī)床中，由于加工用刀具、進(jìn)給伺服

28、系統(tǒng)的調(diào)速要求在數(shù)控機(jī)床中，由于加工用刀具、被加工材料及工件加工要求的不同，為保證在任何情況下都被加工材料及工件加工要求的不同，為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，要求伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。能得到最佳切削條件，要求伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。目前，最先進(jìn)的水平是，在進(jìn)給速度范圍已達(dá)到脈沖量為目前，最先進(jìn)的水平是，在進(jìn)給速度范圍已達(dá)到脈沖量為0. 0. 001mm001mm的情況下，進(jìn)給速度從。的情況下，進(jìn)給速度從。0-240m/min0-240m/min連續(xù)可調(diào)。但對(duì)于連續(xù)可調(diào)。但對(duì)于一般數(shù)控機(jī)床而言，要求進(jìn)給伺服系統(tǒng)在一般數(shù)控機(jī)床而言，要求進(jìn)給伺服系統(tǒng)在0-24m/min0-2

29、4m/min進(jìn)給速度進(jìn)給速度下都能工作就足夠了，而且可以分為以下幾種狀態(tài)下都能工作就足夠了，而且可以分為以下幾種狀態(tài): :上一頁 下一頁返回4.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)概述 . .在在-24000mm/min-24000mm/min范圍，即范圍，即1: 240001: 24000調(diào)速范圍內(nèi)，要求速度調(diào)速范圍內(nèi)，要求速度均勻、平穩(wěn)、無爬行，且速降要小均勻、平穩(wěn)、無爬行，且速降要小; ;在在1mm/min1mm/min以下時(shí)，具有一定的瞬時(shí)速度，而平均速度很低以下時(shí)，具有一定的瞬時(shí)速度，而平均速度很低; ; . .在零速時(shí)，即工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)有電磁轉(zhuǎn)矩，在零速時(shí)，即工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，要求

30、電動(dòng)機(jī)有電磁轉(zhuǎn)矩，以維持定位精度滿足系統(tǒng)的要求，也就是說，應(yīng)處于伺服鎖以維持定位精度滿足系統(tǒng)的要求，也就是說，應(yīng)處于伺服鎖定狀態(tài)。定狀態(tài)。5.5.低速大轉(zhuǎn)矩低速大轉(zhuǎn)矩機(jī)床加工的特點(diǎn)是，在低速時(shí)進(jìn)行重切削。因此，要求伺服機(jī)床加工的特點(diǎn)是，在低速時(shí)進(jìn)行重切削。因此，要求伺服系統(tǒng)在低速時(shí)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于系統(tǒng)在低速時(shí)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制恒轉(zhuǎn)矩控制; ;而主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩控制，而主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩控制，在高速時(shí)為恒功率控制。在高速時(shí)為恒功率控制。(2)(2)主軸調(diào)速范圍要求主軸伺服系統(tǒng)主要是速度控制，它要求主軸調(diào)速范

31、圍要求主軸伺服系統(tǒng)主要是速度控制，它要求1:100-1: 10001:100-1: 1000范圍內(nèi)的恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速和范圍內(nèi)的恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速和1:101:10以上的恒功率調(diào)以上的恒功率調(diào)速，而且要保證足夠大的輸出功率。速，而且要保證足夠大的輸出功率。上一頁返回4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件檢測(cè)元件是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，檢測(cè)元件是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，必須利用位置檢測(cè)裝置把機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量隨時(shí)檢必須利用位置檢測(cè)裝置把機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量隨時(shí)檢測(cè)出來，與給定的控制值測(cè)出來，與給定的控制值( (指令信號(hào)指令信號(hào)) )進(jìn)行比較，從而控制馭進(jìn)行比較，從而控制馭動(dòng)

32、元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)動(dòng)元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)( (或刀具或刀具) )按規(guī)定的軌跡和坐標(biāo)移按規(guī)定的軌跡和坐標(biāo)移動(dòng)。數(shù)控機(jī)床加工中的位置精度，主要取決于數(shù)控機(jī)床馭動(dòng)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床加工中的位置精度，主要取決于數(shù)控機(jī)床馭動(dòng)元件和位置檢測(cè)裝置的精度，因此，檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床的元件和位置檢測(cè)裝置的精度，因此，檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，它對(duì)于提高數(shù)控機(jī)床的加工精度有決定性的關(guān)鍵部件之一，它對(duì)于提高數(shù)控機(jī)床的加工精度有決定性的作用。作用。4.2.14.2.1檢測(cè)元件的分類檢測(cè)元件的分類根據(jù)檢測(cè)元件的安裝位置及機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的藕合方式，可分根據(jù)檢測(cè)元件的安裝位置及機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的藕合方式，可分為直接測(cè)量和間

33、接測(cè)量裝置兩種。間接測(cè)量精度低，需要增為直接測(cè)量和間接測(cè)量裝置兩種。間接測(cè)量精度低，需要增加補(bǔ)償措施。加補(bǔ)償措施。圖圖4 -54 -5所示為直接和間接測(cè)量的方法。從絕對(duì)所示為直接和間接測(cè)量的方法。從絕對(duì)測(cè)量和增量測(cè)量的角度分，可分為增量型和絕對(duì)型檢測(cè)裝置。測(cè)量和增量測(cè)量的角度分，可分為增量型和絕對(duì)型檢測(cè)裝置。從檢測(cè)裝置輸出信號(hào)的類型分，又可分為數(shù)字式和模擬式兩從檢測(cè)裝置輸出信號(hào)的類型分，又可分為數(shù)字式和模擬式兩大類。大類。數(shù)控機(jī)床和機(jī)床數(shù)字顯示裝置常用的位置檢測(cè)裝置見數(shù)控機(jī)床和機(jī)床數(shù)字顯示裝置常用的位置檢測(cè)裝置見表表4-1.下一頁返回4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件數(shù)控機(jī)床除廠進(jìn)行位置檢測(cè)外，還要進(jìn)行

34、速度檢測(cè)。其日的數(shù)控機(jī)床除廠進(jìn)行位置檢測(cè)外，還要進(jìn)行速度檢測(cè)。其日的是精確地控制轉(zhuǎn)速。速度檢測(cè)裝置常用測(cè)速發(fā)電機(jī)、回轉(zhuǎn)式是精確地控制轉(zhuǎn)速。速度檢測(cè)裝置常用測(cè)速發(fā)電機(jī)、回轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器、脈沖編碼器和脈沖發(fā)生器、脈沖編碼器和“頻率一電壓變換頻率一電壓變換”回路產(chǎn)生速回路產(chǎn)生速度檢測(cè)信號(hào)度檢測(cè)信號(hào)。數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)裝置的主要要求有數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)裝置的主要要求有: :. .工作可靠，抗干擾性強(qiáng)工作可靠，抗干擾性強(qiáng); ;. .使用維護(hù)方便，適應(yīng)機(jī)床的工作環(huán)境使用維護(hù)方便，適應(yīng)機(jī)床的工作環(huán)境; ;. .滿足精度和速度的要求滿足精度和速度的要求; ;. .成本低。成本低。不同類型的數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)裝置的精度和適

35、應(yīng)的速度要求是不同類型的數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)裝置的精度和適應(yīng)的速度要求是不同的。大型機(jī)床以滿足速度要求為主，中小型機(jī)床和高精不同的。大型機(jī)床以滿足速度要求為主，中小型機(jī)床和高精度機(jī)床以滿足精度要求為主。測(cè)量系統(tǒng)的分辨率要比加工精度機(jī)床以滿足精度要求為主。測(cè)量系統(tǒng)的分辨率要比加工精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。上一頁 下一頁返回4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件4.2.24.2.2幾種常用檢測(cè)裝置幾種常用檢測(cè)裝置1.1.脈沖編碼器脈沖編碼器脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化成脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化成脈沖，是數(shù)控機(jī)床上使用很廣泛的位置檢測(cè)裝置。同時(shí)也可脈沖，是數(shù)控機(jī)床

36、上使用很廣泛的位置檢測(cè)裝置。同時(shí)也可作為速度檢測(cè)裝置用于速度檢測(cè)。作為速度檢測(cè)裝置用于速度檢測(cè)。脈沖編碼器分光電式、接觸式和磁感應(yīng)式三種。從精度和可脈沖編碼器分光電式、接觸式和磁感應(yīng)式三種。從精度和可靠性方面來看，光電式脈沖編碼器優(yōu)于其他兩種。數(shù)控機(jī)床靠性方面來看，光電式脈沖編碼器優(yōu)于其他兩種。數(shù)控機(jī)床上主要用光電式脈沖編碼器。上主要用光電式脈沖編碼器。脈沖編碼器是一種增量檢測(cè)裝置，它的型號(hào)是由每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖編碼器是一種增量檢測(cè)裝置，它的型號(hào)是由每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)來區(qū)分。數(shù)控機(jī)床上常用的脈沖編碼器有脈沖數(shù)來區(qū)分。數(shù)控機(jī)床上常用的脈沖編碼器有2OOOp/r, 2 2OOOp/r, 2 500p/r

37、500p/r和和3000 p/r3000 p/r等。在高速、高精度數(shù)字伺服系統(tǒng)中，應(yīng)等。在高速、高精度數(shù)字伺服系統(tǒng)中，應(yīng)用高分辨率的脈沖編碼器，如用高分辨率的脈沖編碼器，如2OOOp/r, 2500p/r2OOOp/r, 2500p/r和和3000p/r3000p/r等。等?，F(xiàn)在已使用了每轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)在已使用了每轉(zhuǎn)發(fā)1010萬個(gè)脈沖的脈沖編碼器，該編碼器裝萬個(gè)脈沖的脈沖編碼器，該編碼器裝置內(nèi)部應(yīng)用了微處理器。置內(nèi)部應(yīng)用了微處理器。上一頁 下一頁返回4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件光電脈沖編碼器的結(jié)構(gòu)如光電脈沖編碼器的結(jié)構(gòu)如圖圖4- 64- 6所示，在一個(gè)圓盤的圓周上所示，在一個(gè)圓盤的圓周上刻有等間距線紋，分

38、為透明和不透明兩部分，稱為圓光柵。刻有等間距線紋，分為透明和不透明兩部分，稱為圓光柵。圓光柵與工作軸一起旋轉(zhuǎn)。與圓光柵相對(duì)的、平行放置一個(gè)圓光柵與工作軸一起旋轉(zhuǎn)。與圓光柵相對(duì)的、平行放置一個(gè)固定的扇形薄片，稱為指示光柵，上面制有相差固定的扇形薄片，稱為指示光柵，上面制有相差1/41/4節(jié)距的兩節(jié)距的兩個(gè)狹隙個(gè)狹隙( (在同一周上，稱為辨向狹隙在同一周上，稱為辨向狹隙) )。此外，還有一個(gè)零位。此外，還有一個(gè)零位狹隙狹隙( (移轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖移轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖) )。脈沖編碼器通過十字連接頭或鍵。脈沖編碼器通過十字連接頭或鍵與伺服電動(dòng)機(jī)相連，它的法與伺服電動(dòng)機(jī)相連，它的法“今盤固定在電動(dòng)機(jī)端面上，

39、罩今盤固定在電動(dòng)機(jī)端面上，罩上防護(hù)罩，構(gòu)成一個(gè)完整的檢測(cè)裝置。上防護(hù)罩，構(gòu)成一個(gè)完整的檢測(cè)裝置。2.2.旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器(1)(1)旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)變壓器是一種小型精密交流電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)變壓器是一種小型精密交流電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)與二相線繞式異步電動(dòng)機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成，分結(jié)構(gòu)與二相線繞式異步電動(dòng)機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成，分有刷結(jié)構(gòu)和無刷結(jié)構(gòu)兩種。在有刷結(jié)構(gòu)中，定子與轉(zhuǎn)子上均有刷結(jié)構(gòu)和無刷結(jié)構(gòu)兩種。在有刷結(jié)構(gòu)中，定子與轉(zhuǎn)子上均為兩相交流分布繞組。二相繞組軸線相互垂直，轉(zhuǎn)子繞組的為兩相交流分布繞組。二相繞組軸線相互垂直，轉(zhuǎn)子繞組的端點(diǎn)通過電刷和滑環(huán)引出。無刷旋轉(zhuǎn)變壓器沒有電刷與

40、滑環(huán)，端點(diǎn)通過電刷和滑環(huán)引出。無刷旋轉(zhuǎn)變壓器沒有電刷與滑環(huán)，由兩大部分組成由兩大部分組成: :一部分叫做分解器，其結(jié)構(gòu)與有刷一部分叫做分解器，其結(jié)構(gòu)與有刷上一頁 下一頁返回4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件旋轉(zhuǎn)變壓器基本相同旋轉(zhuǎn)變壓器基本相同; ;另一部分叫變壓器，它的一次繞組繞在另一部分叫變壓器，它的一次繞組繞在與分解器轉(zhuǎn)子軸固定在一起的線軸與分解器轉(zhuǎn)子軸固定在一起的線軸( (高導(dǎo)磁材料高導(dǎo)磁材料) )上，與轉(zhuǎn)子上，與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng); ;它的二次繞組繞在與轉(zhuǎn)子同心的定子軸線上。分解它的二次繞組繞在與轉(zhuǎn)子同心的定子軸線上。分解器定子線圈接外加的勵(lì)磁電壓，它的轉(zhuǎn)子線圈輸出信號(hào)接在器定子線圈接外加的勵(lì)

41、磁電壓，它的轉(zhuǎn)子線圈輸出信號(hào)接在變壓器的一次繞組，從變壓器的二次繞組引出最后的輸出信變壓器的一次繞組，從變壓器的二次繞組引出最后的輸出信號(hào)。無刷旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)如號(hào)。無刷旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)如圖圖4-74-7所示，它具有可靠性高、壽所示，它具有可靠性高、壽命長(zhǎng)、不用維修。以及輸出信號(hào)大等特點(diǎn)，是數(shù)控機(jī)床常用命長(zhǎng)、不用維修。以及輸出信號(hào)大等特點(diǎn)，是數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測(cè)裝置之一。的位置檢測(cè)裝置之一。上一頁 下一頁返回4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件(2)(2)旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置檢測(cè)裝置，有兩種旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置檢測(cè)裝置，有兩種應(yīng)用方法應(yīng)用方法: :鑒相式工作方式和鑒幅式工作方式。

42、鑒相式工作方式和鑒幅式工作方式。. .鑒相式工作方式在此狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)變壓器定子兩相正向繞組鑒相式工作方式在此狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)變壓器定子兩相正向繞組分別加上幅值相等、頻率相同，而相位差為分別加上幅值相等、頻率相同，而相位差為9090的正弦交流的正弦交流電壓。旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與定子繞組中的電壓。旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與定子繞組中的勵(lì)磁電壓同頻率，但相位不同。測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組愉出電壓的相勵(lì)磁電壓同頻率，但相位不同。測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組愉出電壓的相位角，即可測(cè)量得轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的空間轉(zhuǎn)角位置。在實(shí)際位角，即可測(cè)量得轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的空間轉(zhuǎn)角位置。在實(shí)際應(yīng)用中，把定子正弦繞組勵(lì)磁的交流電壓相位作

43、為基準(zhǔn)相位，應(yīng)用中，把定子正弦繞組勵(lì)磁的交流電壓相位作為基準(zhǔn)相位，與轉(zhuǎn)子繞組愉出電壓進(jìn)行比較，來確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的位置。與轉(zhuǎn)子繞組愉出電壓進(jìn)行比較，來確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的位置。. .鑒幅式工作方式在這種工作方式中，定子二相繞組加的是頻鑒幅式工作方式在這種工作方式中，定子二相繞組加的是頻率相同、相位角相同，而幅值分別按正弦、余弦變化的交流率相同、相位角相同，而幅值分別按正弦、余弦變化的交流電壓電壓。上一頁 下一頁返回4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件3.3.感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器(1)(1)感應(yīng)同步器的組成和工作原理感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)感應(yīng)同步器的組成和工作原理感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式的高精度位移檢測(cè)裝置，實(shí)質(zhì)

44、上，它是多極旋轉(zhuǎn)變壓器的式的高精度位移檢測(cè)裝置，實(shí)質(zhì)上，它是多極旋轉(zhuǎn)變壓器的展開形式。感應(yīng)同步器分為旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種，前者用于展開形式。感應(yīng)同步器分為旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種，前者用于角度測(cè)量，后者用于長(zhǎng)度測(cè)量，兩者工作原理相同。角度測(cè)量，后者用于長(zhǎng)度測(cè)量，兩者工作原理相同。直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺兩部分組成。定尺與滑尺之直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺兩部分組成。定尺與滑尺之間有均勻的氣隙，在定尺表面制有連續(xù)平面繞組，繞組節(jié)距間有均勻的氣隙，在定尺表面制有連續(xù)平面繞組，繞組節(jié)距為尸。滑尺上制有兩組分段繞組，分別稱為正弦繞組和余弦為尸?；呱现朴袃山M分段繞組，分別稱為正弦繞組和余弦繞組，它們相對(duì)于

45、定尺繞組在空間錯(cuò)開繞組，它們相對(duì)于定尺繞組在空間錯(cuò)開1/41/4節(jié)距。定尺和滑尺節(jié)距。定尺和滑尺繞組的結(jié)構(gòu)如繞組的結(jié)構(gòu)如圖圖4 -84 -8所所示。示。定尺和滑尺的基板通常采用與機(jī)床床身材料熱膨脹系數(shù)相近定尺和滑尺的基板通常采用與機(jī)床床身材料熱膨脹系數(shù)相近的鋼板，用絕緣鉆結(jié)劑把銅箔粘在鋼板上，經(jīng)精密的照相腐的鋼板，用絕緣鉆結(jié)劑把銅箔粘在鋼板上，經(jīng)精密的照相腐蝕工藝制成印制繞組，再在尺子表面上涂一層保護(hù)層?；呶g工藝制成印制繞組，再在尺子表面上涂一層保護(hù)層?；弑砻嬗袝r(shí)還粘上一層帶絕緣的鋁箔，以防靜電感應(yīng)表面有時(shí)還粘上一層帶絕緣的鋁箔，以防靜電感應(yīng)。上一頁 下一頁返回4.2 檢測(cè)元件檢測(cè)元件(2

46、)(2)感應(yīng)同步器的特點(diǎn)感應(yīng)同步器的特點(diǎn)精度高，因?yàn)槎ǔ叩墓?jié)距誤差有平均自補(bǔ)償作用，所以尺精度高，因?yàn)槎ǔ叩墓?jié)距誤差有平均自補(bǔ)償作用，所以尺子本身的精度能做得很高子本身的精度能做得很高; ;. .工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，在感應(yīng)同步器繞組的每個(gè)周期內(nèi)，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，在感應(yīng)同步器繞組的每個(gè)周期內(nèi)，測(cè)量信號(hào)與絕對(duì)位置有一一對(duì)應(yīng)的單值關(guān)系，不受干擾影響測(cè)量信號(hào)與絕對(duì)位置有一一對(duì)應(yīng)的單值關(guān)系，不受干擾影響; ;維護(hù)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，定尺和滑尺之間無接觸磨損，在機(jī)床維護(hù)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，定尺和滑尺之間無接觸磨損，在機(jī)床上安裝簡(jiǎn)單。使用時(shí)需要加防護(hù)罩，防止切屑進(jìn)入定、滑尺上安裝簡(jiǎn)單。使用時(shí)需要加防護(hù)罩，防

47、止切屑進(jìn)入定、滑尺之間劃傷導(dǎo)片，不受灰塵、油霧影響之間劃傷導(dǎo)片，不受灰塵、油霧影響; ;. .測(cè)測(cè)量距離長(zhǎng)，可側(cè)量長(zhǎng)距離位移，機(jī)床移動(dòng)基本不受限制，量距離長(zhǎng)，可側(cè)量長(zhǎng)距離位移，機(jī)床移動(dòng)基本不受限制，故適合大、中型機(jī)床使用故適合大、中型機(jī)床使用; ;成本低，易于生產(chǎn)成本低，易于生產(chǎn); ; . .與旋轉(zhuǎn)變壓器相比，感應(yīng)同步器的輸出信號(hào)比較微弱，需與旋轉(zhuǎn)變壓器相比，感應(yīng)同步器的輸出信號(hào)比較微弱，需要一個(gè)放大倍數(shù)很高的前置放大器。要一個(gè)放大倍數(shù)很高的前置放大器。按供給滑尺兩個(gè)正交繞組勵(lì)磁的不同信號(hào)，感應(yīng)同步器的測(cè)按供給滑尺兩個(gè)正交繞組勵(lì)磁的不同信號(hào)，感應(yīng)同步器的測(cè)量方式分為鑒相測(cè)量方式和鑒幅測(cè)量方式。

48、量方式分為鑒相測(cè)量方式和鑒幅測(cè)量方式。上一頁返回4.3 常用伺服執(zhí)行元件常用伺服執(zhí)行元件4.3.14.3.1直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)主要有以下兒種直流伺服電動(dòng)機(jī)主要有以下兒種: :永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)、小永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)、小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)、改進(jìn)型直流伺服電動(dòng)機(jī)和無刷直流伺慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)、改進(jìn)型直流伺服電動(dòng)機(jī)和無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)等。應(yīng)用較廣泛的是永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)和小慣服電動(dòng)機(jī)等。應(yīng)用較廣泛的是永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)和小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)。量直流伺服電動(dòng)機(jī)。1.1.永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)是指以永磁材料獲得勵(lì)磁磁場(chǎng)的一類永磁式直流

49、伺服電動(dòng)機(jī)是指以永磁材料獲得勵(lì)磁磁場(chǎng)的一類直流電動(dòng)機(jī)，也叫大慣量寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)，也叫大慣量寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)。下一頁返回4.3 常用伺服執(zhí)行元件常用伺服執(zhí)行元件永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)具有體積小、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)矩和電流成永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)具有體積小、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)矩和電流成正比、伺服性能好、反應(yīng)迅速、功率體積比大、功率質(zhì)量比正比、伺服性能好、反應(yīng)迅速、功率體積比大、功率質(zhì)量比大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)能在較大過載大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)能在較大過載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)時(shí)間工作。它的轉(zhuǎn)子慣量較大，可以直接與絲杠相轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)時(shí)間工作。它的轉(zhuǎn)子慣量較大，可以直接與絲杠相連而

50、不需要中間傳動(dòng)裝置。永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是連而不需要中間傳動(dòng)裝置。永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是需要電刷，限制廠電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，一般轉(zhuǎn)速為需要電刷，限制廠電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，一般轉(zhuǎn)速為1 0001 1 0001 500 r/min500 r/min。在。在2020世紀(jì)七八十年代，永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)伺世紀(jì)七八十年代，永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床應(yīng)用最廣泛的一種電氣伺服系統(tǒng)。服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床應(yīng)用最廣泛的一種電氣伺服系統(tǒng)。永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與一般直流電動(dòng)機(jī)相似，但電永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與一般直流電動(dòng)機(jī)相似，但電樞鐵心長(zhǎng)度與直徑的比值大，氣隙較小，在相同功率的情況樞鐵心長(zhǎng)

51、度與直徑的比值大，氣隙較小，在相同功率的情況下，轉(zhuǎn)子慣量較小。下，轉(zhuǎn)子慣量較小。上一頁 下一頁返回4.3 常用伺服執(zhí)行元件常用伺服執(zhí)行元件2.2.小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，適用于要求快小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，適用于要求快速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)。但其過載能力低，電樞慣量與機(jī)械傳動(dòng)速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)。但其過載能力低，電樞慣量與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)匹配較差。小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)主要有以下兒種類型系統(tǒng)匹配較差。小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)主要有以下兒種類型: :(1)(1)無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)無槽電樞直流

52、伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式為電磁式或永磁式，其電樞鐵芯為光滑圓柱體，電樞繞方式為電磁式或永磁式，其電樞鐵芯為光滑圓柱體，電樞繞組用耐熱環(huán)氧樹脂固定在圓柱體鐵芯表面，氣隙大。組用耐熱環(huán)氧樹脂固定在圓柱體鐵芯表面，氣隙大。無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)除具有一般直流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)除具有一般直流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)外，還具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、時(shí)間常數(shù)小、換向良好等優(yōu)點(diǎn)，一外，還具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、時(shí)間常數(shù)小、換向良好等優(yōu)點(diǎn)，一般用于需要快速動(dòng)作、功率較大的伺服系統(tǒng)。般用于需要快速動(dòng)作、功率較大的伺服系統(tǒng)。(2)(2)空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)的空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)空心杯電樞直流

53、伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式采用永磁式，其電樞繞組用環(huán)氧樹脂澆注成杯形，勵(lì)磁方式采用永磁式，其電樞繞組用環(huán)氧樹脂澆注成杯形，空心杯電樞內(nèi)外兩側(cè)均有鐵芯構(gòu)成磁路?？招谋姌袃?nèi)外兩側(cè)均有鐵芯構(gòu)成磁路?？招谋姌兄绷魉欧妱?dòng)機(jī)用于需要快速動(dòng)作的電氣伺服系空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)用于需要快速動(dòng)作的電氣伺服系統(tǒng)，如用在機(jī)器人的腕、臂關(guān)節(jié)及其他高精度伺服系統(tǒng)中。統(tǒng)，如用在機(jī)器人的腕、臂關(guān)節(jié)及其他高精度伺服系統(tǒng)中。上一頁 下一頁返回4.3 常用伺服執(zhí)行元件常用伺服執(zhí)行元件(3)(3)印制繞組直流伺服電動(dòng)機(jī)印制繞組直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁印制繞組直流伺服電動(dòng)機(jī)印制繞組直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式采用永磁式，在圓形絕緣薄板上，

54、印制裸露的繞組構(gòu)成方式采用永磁式，在圓形絕緣薄板上，印制裸露的繞組構(gòu)成電樞，磁極軸向安裝，具有扇面極靴。印制繞組直流伺服電電樞，磁極軸向安裝，具有扇面極靴。印制繞組直流伺服電動(dòng)機(jī)換向性能好，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，時(shí)間常數(shù)小，具有快速響應(yīng)特動(dòng)機(jī)換向性能好，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，時(shí)間常數(shù)小，具有快速響應(yīng)特性，低速運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，能承受頻繁的可逆運(yùn)轉(zhuǎn)，適用于低速性，低速運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，能承受頻繁的可逆運(yùn)轉(zhuǎn)，適用于低速和啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)頻繁的電氣伺服系統(tǒng)，如機(jī)器人關(guān)節(jié)控制。和啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)頻繁的電氣伺服系統(tǒng)，如機(jī)器人關(guān)節(jié)控制。直流伺服的工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上。與電磁轉(zhuǎn)直流伺服的工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上。與電磁轉(zhuǎn)矩相關(guān)的是互相

55、獨(dú)立的兩個(gè)變量主磁通與電樞電流，它們分矩相關(guān)的是互相獨(dú)立的兩個(gè)變量主磁通與電樞電流，它們分別控制勵(lì)磁電流與電樞電流，可方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制。別控制勵(lì)磁電流與電樞電流，可方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制。從控制角度看，直流伺服的控制是一個(gè)從控制角度看，直流伺服的控制是一個(gè)單輸入、單輸入、單輸出的單單輸出的單變量控制系統(tǒng)，經(jīng)典控制理論完全適用于這種系統(tǒng)，因此，變量控制系統(tǒng)，經(jīng)典控制理論完全適用于這種系統(tǒng)，因此，直流伺服系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，調(diào)速性能優(yōu)異，在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給直流伺服系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，調(diào)速性能優(yōu)異，在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給馭動(dòng)中曾占據(jù)著主導(dǎo)地位馭動(dòng)中曾占據(jù)著主導(dǎo)地位。上一頁 下一頁返回4.3 常用伺服執(zhí)行元件常

56、用伺服執(zhí)行元件4.3.24.3.2交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)1.1.同步交流伺服電動(dòng)機(jī)同步交流伺服電動(dòng)機(jī)同步交流伺服電動(dòng)機(jī)由永磁同步電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子位置傳感器、同步交流伺服電動(dòng)機(jī)由永磁同步電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子位置傳感器、速度傳感器等組成。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)與永磁直流伺服電速度傳感器等組成。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)與永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)不同之處，在于用轉(zhuǎn)子位置傳感器取代廠直流伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)不同之處，在于用轉(zhuǎn)子位置傳感器取代廠直流伺服電動(dòng)機(jī)整流子和電刷的機(jī)械換向。因此，無此項(xiàng)維護(hù)要求，且沒機(jī)整流子和電刷的機(jī)械換向。因此，無此項(xiàng)維護(hù)要求，且沒有機(jī)械換向造成的電火花，能用在有腐蝕性、易燃易爆氣體有機(jī)械換向造成的電火花，能

57、用在有腐蝕性、易燃易爆氣體的環(huán)境。的環(huán)境。2.2.異步交流伺服電動(dòng)機(jī)異步交流伺服電動(dòng)機(jī)異步交流伺服電動(dòng)機(jī)采用感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，它的籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)異步交流伺服電動(dòng)機(jī)采用感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，它的籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，電動(dòng)機(jī)價(jià)格便宜，過載能力強(qiáng)。但與同步交流簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，電動(dòng)機(jī)價(jià)格便宜，過載能力強(qiáng)。但與同步交流伺服電動(dòng)機(jī)相比，其效率低、體積大，轉(zhuǎn)子有較明顯的損耗伺服電動(dòng)機(jī)相比，其效率低、體積大，轉(zhuǎn)子有較明顯的損耗和發(fā)熱，且需要供給無功勵(lì)磁電流，因而要求馭動(dòng)功率大。和發(fā)熱，且需要供給無功勵(lì)磁電流，因而要求馭動(dòng)功率大。最困難的是控制系統(tǒng)非常復(fù)雜。最困難的是控制系統(tǒng)非常復(fù)雜。上一頁 下一頁返回4.3 常用伺服執(zhí)行元件

58、常用伺服執(zhí)行元件交流伺服電動(dòng)機(jī)沒有直流伺服電動(dòng)機(jī)上述的缺點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)沒有直流伺服電動(dòng)機(jī)上述的缺點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)子慣量比直流伺服電動(dòng)機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。在同樣體積下，交慣量比直流伺服電動(dòng)機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。在同樣體積下，交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率可比直流伺服電動(dòng)機(jī)提高流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率可比直流伺服電動(dòng)機(jī)提高10%-70%10%-70%。交流伺服電動(dòng)機(jī)的容量可以比直流伺服電動(dòng)機(jī)大，達(dá)到更高交流伺服電動(dòng)機(jī)的容量可以比直流伺服電動(dòng)機(jī)大，達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速。例如，的電壓和轉(zhuǎn)速。例如，SIEMENSSIEMENS公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的1 FTS1 FTS系列的永磁系列的永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)供電電壓為交

59、流伺服電動(dòng)機(jī)供電電壓為600V600V，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)6000r/min6000r/min。從從2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代后期開始，交流伺服電動(dòng)機(jī)逐漸替代直流伺年代后期開始，交流伺服電動(dòng)機(jī)逐漸替代直流伺服電動(dòng)機(jī)占據(jù)主要地位。服電動(dòng)機(jī)占據(jù)主要地位。上一頁 下一頁返回4.3 常用伺服執(zhí)行元件常用伺服執(zhí)行元件4.3.34.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三種永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三種。1.1.反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又叫做可變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

60、反應(yīng)式步反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又叫做可變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，圖圖4 -94 -9所所示為一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電示為一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。它的定子上有三對(duì)磁極，每一對(duì)磁極上繞動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。它的定子上有三對(duì)磁極，每一對(duì)磁極上繞著一相繞組，三相繞組接成星形著一相繞組，三相繞組接成星形; ;轉(zhuǎn)子鐵芯及定子極靴上均有轉(zhuǎn)子鐵芯及定子極靴上均有小齒，定轉(zhuǎn)子齒距通常相等小齒，定轉(zhuǎn)子齒距通常相等; ;定轉(zhuǎn)子間有很小的氣隙定轉(zhuǎn)子間有很小的氣隙; ;轉(zhuǎn)子鐵轉(zhuǎn)子鐵芯上沒有繞組，轉(zhuǎn)子齒數(shù)有一定限制，圖芯上沒有繞組，轉(zhuǎn)子齒數(shù)有一定限制，圖4 -9 ( a)4 -9 (