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伺服電機的選型步驟及注意事項

伺服電機在精度、轉(zhuǎn)速都特別的強，伺服電機適應(yīng)性，抗過載能力強，每種型號伺服電機的規(guī)格項內(nèi)均有額定轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩及伺服電機慣量等參數(shù)各參數(shù)與負載轉(zhuǎn)矩及負載慣量間必定有相關(guān)聯(lián)系存在，選用伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)符合負載機構(gòu)的運動條件要求，如加速度的快慢、構(gòu)的重量;機構(gòu)的運動方式(水平、垂直旋轉(zhuǎn))等;運動條件與伺服電機輸出功率。

    伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。每種型號伺服電機的規(guī)格項內(nèi)均有額定轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩及伺服電機慣量等參數(shù)各參數(shù)與負載轉(zhuǎn)矩及負載慣量間必定有相關(guān)聯(lián)系存在，選用伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)符合負載機構(gòu)的運動條件要求，如加速度的快慢、構(gòu)的重量;機構(gòu)的運動方式(水平、垂直旋轉(zhuǎn))等;運動條件與伺服電機輸出功率無直接關(guān)系，但是一般伺服電機輸出功率越高，相對輸出轉(zhuǎn)矩也會越高。

因此不但機構(gòu)重量會影響伺服電機的選用，運動條件也會改變伺服電機的選用。慣量越大時，需要越大的加速及減速轉(zhuǎn)矩，加速及減速時間越短時，也需要越大的伺服電機輸出轉(zhuǎn)矩。選用伺服電機規(guī)格時，依下列步驟進行。

一、伺服電機的選型步驟

1、明確負載機構(gòu)的運動條件要求，即加/減速的快、運動速度、機構(gòu)的重量、機構(gòu)的運動方式等。

2、依據(jù)運行條件要求選用合適的負載慣量計算公式計算出機構(gòu)的負載慣量。

3、依據(jù)負載慣量與伺服電機慣量選出適當?shù)募龠x定伺服電機規(guī)格。

4、結(jié)合初選的伺服電機慣量與負載慣量，計算出加速轉(zhuǎn)矩及減速轉(zhuǎn)矩。

5、依據(jù)負載重量、配置方式、摩擦系數(shù)、運行效效率計算出負載轉(zhuǎn)矩。

6、初選伺服電機的大輸出轉(zhuǎn)矩必須大于加速轉(zhuǎn)矩+負載轉(zhuǎn)矩;如不符合條件，必須選用其他型號計算驗證直至符符合要求。

7、依據(jù)負載轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩、減速轉(zhuǎn)矩及保持轉(zhuǎn)矩計算出連續(xù)瞬時轉(zhuǎn)矩。

8、初選伺服電機的額定轉(zhuǎn)矩必須大于連續(xù)瞬時轉(zhuǎn)矩，如，如果不符合條件，必須選用其他型號計算驗證直至符合要求。

9、完成選定。

二、伺服電機選型的注意事項

1、如果選擇了帶電磁制動器的伺服電機，電機的轉(zhuǎn)動慣量會增大，計算轉(zhuǎn)矩時要進行考慮。

2、有的伺服驅(qū)動器有內(nèi)置的再生制動單元，但當再生制動較頻繁時，可能引起直流母線電壓過高，這時需另配再生制動電阻。再生制動電阻是否需要另配，配多大，可參照相應(yīng)樣本的使用說明來配。

3、有些系統(tǒng)要維持機械裝置的靜止位置，需電機提供較大的輸出轉(zhuǎn)矩，且停止的時間較長。如果使用伺服的自鎖功能，往往會造成電機過熱或放大器過載，這種情況就要選擇帶電磁制動的電機。

4、有些系統(tǒng)如傳送裝置，升降裝置等要求伺服電機能盡快停車，而在故障、急停、電源斷電時伺服器沒有再生制動，無法對電機減速。同時系統(tǒng)的機械慣量又較大，這時對動態(tài)制動器的要依據(jù)負載的輕重、電機的工作速度等進行選擇。

以上就是關(guān)于伺服電機選型的一些步驟，以及伺服電機在選型的時候需要注意的事項伺服電機在精度、轉(zhuǎn)速都特別的強，伺服電機適應(yīng)性，抗過載能力強的優(yōu)勢。

講解說明伺服電機驅(qū)動器部分內(nèi)容

何服驅(qū)動器是用來控制伺服電動機的一種控制器，又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，主要應(yīng)用于的定位系統(tǒng)。何服驅(qū)動器一般通過位置、速度和轉(zhuǎn)矩三種方式對間服電動機進行控制，實現(xiàn)的傳動系統(tǒng)定位。目前，伺服驅(qū)動器是傳動技術(shù)的高產(chǎn)品。伺服驅(qū)動器一般采用數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制核心，可以實現(xiàn)比較復雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計的驅(qū)動電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路，同時具有過電壓、過電流、過熱、欠電壓等故障檢測保護電路，在主回路中還加入軟啟動電路，以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服電動機。功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單地說就是AC-DC-AC的過程。整流單元(AC-DC)主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。。

一、伺服進給系統(tǒng)的要求

1、調(diào)速范圍寬，定位精度高

      并且有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性。

2、快速響應(yīng)，無超調(diào)。為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令

     信號的響應(yīng)要快，因為數(shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減速度足夠大，縮短進給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。

3、棉，低速大轉(zhuǎn)短，過載能力強。

      一般來說，伺服驅(qū)動器具有數(shù)分鐘甚至30min內(nèi)1.5倍以上的過載能力，在短時間內(nèi)可以過載4~6倍而不損壞?！?

4、可靠性高

     要求數(shù)控機床的進給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強的溫度、濕度、振動環(huán)境適應(yīng)能力和很強的抗干擾能力。

二、對電動機的要求

1、從低速到高速電動機都能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min我更低速時，仍有平穩(wěn)速度而無爬行現(xiàn)象。

2、電動機應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電動機要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4~6倍而不損壞。

3、為了滿足快速響應(yīng)的要求，電動機應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。

4、電動機應(yīng)能承受頻繁啟動、制動和反轉(zhuǎn)。

三、伺服放大器的三種控制方式

1、轉(zhuǎn)矩控制

通過外部模擬量的輸入或直接的地址賦值來設(shè)定電動機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，主要應(yīng)用于需要嚴格控制轉(zhuǎn)矩的場合，屬于電流環(huán)控制。

2、速度控制

通過模擬量的輸入或脈沖的頻率對轉(zhuǎn)動速度的控制，屬于速度環(huán)控制。

3、位置控制

它是伺服中常用的控制。位置控制模式一般是通過外部輸入脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小，通過脈沖數(shù)來確定轉(zhuǎn)動角度，所以一般應(yīng)用于定位裝置。

四、伺服的作用相服

伺服的作用相服能夠按照定位指令裝置輸出的脈沖串，對工件進行定位控制，同時，還具有對伺服電動機鎖定的功能。當偏差計數(shù)器的輸出為零時，如果有外力使伺服電動機轉(zhuǎn)動，由編碼器將反債脈沖輸入偏差計數(shù)器，偏差計數(shù)器發(fā)出速度指令，旋轉(zhuǎn)修正電動機使之答上在滯留脈沖為零的位置上。該停留于固定位置的功能，稱為伺服鎖定。另外，伺服還能夠進行適合機械負荷的位置環(huán)路增益和速度環(huán)路增益調(diào)整。

五、脈沖當量與電子齒輪比設(shè)置

1、脈沖當量

相對于每一脈沖信號的機床運動部件的位移量稱為脈沖當量，又稱作小設(shè)定單位。脈沖增量插補是行程標量插補，每次插補結(jié)束產(chǎn)生一個行程增量，以脈沖的方式輸圖出。這種插補算法主要應(yīng)用在開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，在插補計算過程中不斷向各坐標軸發(fā)出互相協(xié)調(diào)的進給脈沖，驅(qū)動電動機運動。一個脈沖所產(chǎn)生的坐標軸移動量稱為脈沖當量。

脈沖當量是脈沖分配的基本單位，按機床設(shè)計的加工精度選定，普通精度的機床一般取脈沖當量為0.01mm，較精密的機床取0.001mm或0.005mm。采用脈沖增量插補算法的數(shù)控系統(tǒng)，其坐標軸進給速度主要受插補程序運行時間的限制，一般為1~3m/min。脈沖增量插補主要有逐點比較法、數(shù)據(jù)積分法、直線函數(shù)法等。脈沖當量影響數(shù)控機床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。

2、機械減速比

機械減速比(m/n)是減速器輸入轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)速的比值，也等于從動輪齒數(shù)與主動輪齒數(shù)的比值。機械減速比在數(shù)控機床上為電動機軸轉(zhuǎn)速與絲杠轉(zhuǎn)速之比。

3、電子齒輪與電子齒輪比

電子齒輪比就是對伺服接收到上位機的脈沖頻率進行放大或者縮小，其中一個參數(shù)為分子，一個為分母。如分子大于分母就是放大，如分子小于分母就是縮小。例如輸入頻率為100Hz，電子齒輪比分子設(shè)為1，分母設(shè)為2，那么伺服實際運行速度按照50Hz的脈沖來進行。而如果輸入頻率為100Hz，電子齒輪比分子設(shè)為2，分母設(shè)為1，那么伺服實際運行速度按照200Hz的脈沖來進行。

4、電子齒輪比的應(yīng)用和設(shè)置

電子齒輪比可以任意地設(shè)置每單位指令脈沖對應(yīng)的電動機的速度和位移量(脈沖當量)，當上位控制器的脈沖發(fā)生能力(高輸出頻率)不足以獲得所需速度時，可以通過電子齒輪能(指令脈沖倍頻)來對指令脈沖進行N倍頻。編碼器分辨率(F)表示伺服電動機軸旋轉(zhuǎn)一圈所需脈沖數(shù)。先看伺服電動機的銘牌，再對照驅(qū)動器說明書即可確定編碼器的分辨率。每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(f)表示絲杠轉(zhuǎn)動一圈所需脈沖數(shù)。

     脈沖當量(p)表示數(shù)控系統(tǒng)(上位機)發(fā)出一個脈沖時，絲杠移動的直線距離或旋轉(zhuǎn)軸的度數(shù)，也是數(shù)控系統(tǒng)所能控制的小距離。這個值越小，經(jīng)各種補償后越容易得到更高的加工精度和表面質(zhì)量。脈沖當量的設(shè)定值決定機床的進給速度，當進給速度滿足要求時，可以設(shè)定較小的脈沖當量。

     以上內(nèi)就是關(guān)于伺服驅(qū)動器的知識補充，希望可以對大家能夠有幫助。另外伺服控制器的各項控制指標(如穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)性能等)優(yōu)于通用變頻器。

松下伺服電機模式一般不用于低速運動應(yīng)用

    松下伺服電機模式利用電機上hall傳感機的頻率來形成速度閉環(huán)。由于hall傳感機的低分辨率，此模式一般不用于低速運動應(yīng)用。松下伺服電機一般具有電流模式嗎?

   伺服電機一般都含有電流模式，伺服電機調(diào)整負載率以保持命令電流值。如果驅(qū)動器可以速度或位置環(huán)工作，一般都含有電流模式。電流模式即力矩模式輸入命令電壓控制驅(qū)動機的輸出電流火力矩。IR補償模式可用于控制無速度反饋裝置電機的速度，驅(qū)動器會調(diào)整負載率來補償輸出電流的變動。

   伺服電機步距角一般為1.8°、0.9°，也有一些的步進伺服電機通過細分后步距角更小，松下伺服電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

   現(xiàn)在，我們來回顧下松下伺服電機選型計算方法：

   1.計算負載慣量，慣量的匹配，部分產(chǎn)品慣量匹配可達50倍，但實際越小越好，這樣對精度和響應(yīng)速度好。

   2.再生電阻的計算和選擇，對于伺服，一般2kw以上，要外配置。

   3.電機軸上負載力矩的折算和加減速力矩的計算。

   4.轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確認。