時間:2020-11-23 13:31:31來源:電工之家
伺服電機(jī)的使用范圍很多,想要弄清楚伺服電機(jī)會在什么地方用?那就的從原理上來說一下電機(jī)的功能。
伺服電機(jī),讀著比較拗口的一個詞語:伺服出處來自于英文servo。中文和英文共通的地方就在于這里,server是“服務(wù),陪伴”的意思,在中文中通“伺候”有有些類似。
對于剛?cè)?a href="http://www.connectcrack.com" target="_blank" title="工業(yè)自動化" rel="nofollow">工業(yè)自動化,或者剛剛接觸機(jī)械的來說,伺服電機(jī)到底是什么意思?
其實(shí)非常簡單的理解就是,這個電機(jī)是可以被精確地計算轉(zhuǎn)動多少角度的,并且可以做到實(shí)時的位置反饋。這是不是感覺像是電機(jī)被什么東西實(shí)時的監(jiān)控著?監(jiān)視電機(jī)的就是編碼器。
所以伺服電機(jī)的特點(diǎn)就非常鮮明了,伺服的特點(diǎn)就決定了伺服電機(jī)將會用在哪些設(shè)備上面。
1、精度高。精度高就可以對位置進(jìn)行控制。
2、閉環(huán)控制響應(yīng)快。響應(yīng)快就可以對頻率,力度的變化進(jìn)行控制。
3、電機(jī)運(yùn)動的全程都被控制中,那么整個電機(jī)就可以通過數(shù)字信號,或者脈沖信號,實(shí)現(xiàn)編程化的控制。也就是復(fù)雜運(yùn)動。
是不是看到這感覺還是看不懂?下面聊聊你就懂了。我們將上面三大特點(diǎn)給翻譯成工業(yè)現(xiàn)場中各種動作。
1、特點(diǎn)一:位置控制。
既然能夠做到很精準(zhǔn)的對位工作,那么是不是就可以做:貼標(biāo)簽,做兩個產(chǎn)品的對位貼合,做宣傳臺。是不是就可以同時控制多個產(chǎn)品形成有規(guī)律的運(yùn)動:例如舞臺上面的燈球。是不是就可以在印花機(jī),橫縱縫紉上面做到很精確,是不是就可以做鋸切。
所以在我們遇到任何一個設(shè)備上面,需要做到很精確的時候,首先就要想到可以用伺服。至于最終在設(shè)計產(chǎn)品的時候,是采用伺服電機(jī),還是步進(jìn)電機(jī),就看性價比和精確度的要求程度了。
伺服電機(jī)的精度要比步進(jìn)電機(jī)高非常多,17位編碼器的伺服電機(jī),可以達(dá)到普通步進(jìn)電機(jī)精度的600倍。
在主要體現(xiàn)伺服位置模式的設(shè)備中就有了:
絎縫絎繡機(jī),印花機(jī),點(diǎn)膠機(jī),貼合機(jī),貼標(biāo)機(jī),疊片機(jī),電子制造領(lǐng)域的檢測輸送臺,各類傳送線體,變位機(jī),各類飛剪追剪的應(yīng)用。
2020年最火熱的口罩機(jī)上面使用的伺服電機(jī),是750W的伺服,通過PLC或者運(yùn)動控制器控制,主要的就是在拖動口罩原材料條的運(yùn)動上面,實(shí)現(xiàn)的張力控制(你可以簡單理解為高級版本的位置控制模式)。
對于不少剛從事這一行的朋友,如果你看一臺設(shè)備要不要用到伺服,你就問問對方這個東西的加工精度,是否需要非常高。如果不需要很高,那就基本上步進(jìn)電機(jī)或許就可以了。
2、特點(diǎn)二:閉環(huán)控制相關(guān)應(yīng)用。
其實(shí)閉環(huán)控制響應(yīng)快這特點(diǎn),我們首先就能夠想到各種閥門,開關(guān)的應(yīng)用是不是?
那恭喜你,你確實(shí)答對了。
就拿我們現(xiàn)在最火熱的呼吸機(jī)來說,呼吸機(jī)在進(jìn)行空氣和氧氣混合的時候,就是使用的伺服閥。
在相應(yīng)速度快方面,我們最先找到的的應(yīng)用領(lǐng)域是:各種機(jī)床,你只要看到在頻繁的改變轉(zhuǎn)速,或者頻繁的更換位置的機(jī)床基本上都使用伺服電機(jī)提供動力。
例如:5軸機(jī)床的所有軸都是伺服驅(qū)動的,這里面有幾個主要是提供位置控制的。第二大的應(yīng)用市場就是工業(yè)機(jī)器人市場。一個工業(yè)機(jī)器人使用6個伺服電機(jī),其對伺服電機(jī)的精度控制和高響應(yīng)度都非常高。
在快速相應(yīng)應(yīng)用的設(shè)備例如:車銑刨磨數(shù)控型機(jī)床,伺服轉(zhuǎn)塔沖,折彎機(jī),激光切割機(jī)等等。還有各類工業(yè)機(jī)器人,協(xié)作機(jī)器人,AGV小車都使用伺服電機(jī)。
3、特點(diǎn)三:對連續(xù)運(yùn)動的精確控制。
這個特點(diǎn)主要是前兩個特點(diǎn)的升華版本。比如說:伺服壓力機(jī),一個2000噸的伺服壓力機(jī),可以做到20000N·m的壓力上面,他可以實(shí)時控制,這就是伺服可以控制的。
再比如說:線切割設(shè)備,這類設(shè)備在石材,多晶硅等市場極為常見。這就是在連續(xù)往復(fù)運(yùn)動中能夠做到精確的控制的典型代表。
如果一定要通俗化的解釋伺服電機(jī)的應(yīng)用場景:控制輸出力度(專業(yè)名稱叫扭矩)可大可小,同時可以做到力度變化很均勻的升高和減小。也就是說不單單最后的結(jié)果可以控制,還可以控制過程中的沒一點(diǎn)。
下面說一下伺服電機(jī)的選型:
有不少人會在,伺服電機(jī)可以應(yīng)用在哪些領(lǐng)域的時候,就提到伺服的恒定轉(zhuǎn)速,恒定功率。
其實(shí)伺服的恒定轉(zhuǎn)速和功率是在選型的時候才會考慮的參數(shù)。
說一下比較討巧的東西,如果你打算設(shè)計一個設(shè)備,你已經(jīng)有了關(guān)于設(shè)備的生產(chǎn)頻率,還有其他電氣設(shè)備的參數(shù)。那么你不了解伺服電機(jī),就直接找一家伺服電機(jī)的廠家。直接讓人家給你做適配的選型。這就不要你出力去計算了。
如果你確實(shí)希望自己計算,伺服電機(jī)怎么選型,那么你就要基本的知道需要多大的力矩。
一般情況下設(shè)備在設(shè)計過程中,就是大致了解多大力矩需求的,畢竟你要加工身設(shè)備,需要多大的力,其實(shí)是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推算出來的。(你算不出來,那是你就是一張白紙,慢慢就學(xué)會了)。
實(shí)際上應(yīng)該是考慮扭矩(轉(zhuǎn)矩),電機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩計算公式。
即T=9550P/n
式中:
P一功率,kW;n一電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速,r/min;T一轉(zhuǎn)矩,Nm。
伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩一定要大于工作機(jī)械所需要的轉(zhuǎn)矩,一般需要一個安全系數(shù)。
機(jī)械功率公式:P=T*N/97500
P:功率單位W;T:轉(zhuǎn)矩,單位克/cm;N:轉(zhuǎn)速,單位r/min。
現(xiàn)實(shí)中伺服選型是怎么選的?
在實(shí)際操作中,你根據(jù)設(shè)備的參數(shù),咨詢一下伺服提供的廠家。廠家的銷售工程師,會根據(jù)轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩看哪一個電機(jī)比較合適。然后拿到現(xiàn)場測試,測試中根據(jù)實(shí)際的使用情況,調(diào)整參數(shù),并且看這個伺服電機(jī)用在這個是否合適。比如說用在這個地方慣量太大,那么就要換成小慣量的伺服。比如這個地方使用中,需要帶抱閘的,帶油封的等等都是在現(xiàn)場使用評估中看出來的。伺服的選型基本上沒有一步到位的。
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