揭示：AB電機(jī)與交流伺服系統(tǒng)的事實奧秘

    揭示：AB電機(jī)與交流伺服系統(tǒng)的事實奧秘
    AB電機(jī)是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的。在目前的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號)，但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。
    AB電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。
    低頻特性不同，步進(jìn)電機(jī)在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在AB電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。
    AB電機(jī)運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能(FFT)，可檢測出機(jī)械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都于AB電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。
    單軸加速度：用以描述單個進(jìn)給軸的加減速能力，單位是毫米/秒平方。這個指標(biāo)由機(jī)床的物理特性決定，如運動部分的質(zhì)量、進(jìn)給電機(jī)的扭矩、阻力、切削負(fù)載等。這個值越大，在運動過程中花在加減速過程中的時間越小，效率越高。通常，對于步進(jìn)電機(jī)，該值在100  ~ 500之間，對于伺服電機(jī)系統(tǒng)，可以設(shè)置在400 ~  1200之間。在設(shè)置過程中，開始設(shè)置小一點，運行一段時間，重復(fù)做各種典型運動，注意觀察，如果沒有異常情況，然后逐步增加。如果發(fā)現(xiàn)異常情況，則降低該值，并留50%~100%的保險余量。
    AB電機(jī)起跳速度：該參數(shù)對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的起跳頻率。所謂起跳頻率是步進(jìn)電機(jī)不經(jīng)過加速，能夠直接啟動工作的zui高頻率。合理地選取該參數(shù)能夠提高加工效率，并且能避開步進(jìn)電機(jī)運動特性不好的低速段;但是如果該參數(shù)選取大了，就會造成悶車，所以一定要留有余量。在電機(jī)的出廠參數(shù)中，一般包含起跳頻率參數(shù)。但是在機(jī)床裝配好后，該值可能發(fā)生變化，一般要下降，特別是在做帶負(fù)載運動時。所以，該設(shè)定參數(shù)是在參考電機(jī)出廠參數(shù)后，再實際測量決定。
    AB電機(jī)彎道加速度：用以描述多個進(jìn)給軸聯(lián)動時的加減速能力，單位是毫米/秒平方。它決定了機(jī)床在做圓弧運動時的zui高速度。這個值越大，機(jī)床在做圓弧運動時的zui大允許速度越大。通常，對于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)組成的機(jī)床，該值在400~1000之間，對于伺服電機(jī)系統(tǒng)，可以設(shè)置在1000  ~  5000之間。如果是重型機(jī)床，該值要小一些。在設(shè)置過程中，開始設(shè)置小一點，運行一段時間，重復(fù)做各種典型聯(lián)動運動，注意觀察，如果沒有異常情況，然后逐步增加。如果發(fā)現(xiàn)異常情況，則降低該值，并留50%~100%的保險余量。通常考慮到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動能力、機(jī)械裝配的摩擦、機(jī)械部件的承受能力，可以在廠商參數(shù)中修改各個軸的zui大速度，對機(jī)床用戶實際使用時的三個軸zui大速度予以限制。
    AB電機(jī)測定有無丟脈沖。您可以用直觀的方法：用一把在工件毛坯上點一個點，把該點設(shè)為工作原點，抬高Z軸，然后把Z軸設(shè)為0;反復(fù)使機(jī)床運動，比如空刀跑一個典型的加工程序(包含三軸聯(lián)動)，可在加工中暫停或停止，然后回工件原點，緩慢下降Z軸，看刀尖與毛坯上的點是否吻合。如有偏差，請檢查步進(jìn)驅(qū)動器接收脈沖信號的類型，檢查端子板與驅(qū)動器間接線是否有誤。如果還出現(xiàn)悶車或丟步，按10、11、12步調(diào)整加速度等參數(shù)。
    AB電機(jī)校驗電子齒輪和脈沖當(dāng)量的設(shè)定值是否匹配。可以在機(jī)床的任意一根軸上做個標(biāo)記，在軟件中把該點設(shè)為工作零點，用直接輸入指令、點動或手輪等工作方式使該軸走固定距離，用游標(biāo)卡尺測量實際距離與軟件中顯示距離是否相附。