現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備應(yīng)用中在應(yīng)用場合隨著伺服電機(jī)技術(shù)的發(fā)展,從高扭矩密度乃至于高功率密度,使轉(zhuǎn)速的提升高過3000rpm,由于轉(zhuǎn)速的提升,使得伺服電機(jī)的功率密度大幅提升。這意味著伺服電機(jī)是否需要搭配減速機(jī),其決定因素主要是從應(yīng)用的需求上及成本的考慮來審視。以下應(yīng)用場合搭配伺服行星減速機(jī)。
1、重負(fù)何:對負(fù)載做移動(dòng)并要求精密定位時(shí)便有此需要。一般像是航空、衛(wèi)星、醫(yī)療、軍事科技、晶圓設(shè)備、機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備。他們的共同特征在于將負(fù)載移動(dòng)所需的扭矩往往遠(yuǎn)超過伺服電機(jī)本身的扭矩容量。而透過減速機(jī)來做伺服電機(jī)輸出扭矩的提升,便可有效解決這個(gè)問題。
2、提升扭矩:輸出扭矩提升的方式,可能采用直接增大伺服電機(jī)的輸出扭矩方式,但這種方式不但使用昂貴大功率的伺服電機(jī),電機(jī)還要有更強(qiáng)壯的結(jié)構(gòu),扭矩的增大正比于控制電流的增大,此時(shí)采用比較大的驅(qū)動(dòng)器,功率電子組件和相關(guān)機(jī)電設(shè)備規(guī)格的增大,又會使控制系統(tǒng)的成本大幅增加。
3、提高使用性能:據(jù)了解,負(fù)載慣量的不當(dāng)匹配,是伺服控制不穩(wěn)定的大原因之一。對于大的負(fù)載慣量,可以利用減速比的平方反比來調(diào)配佳的等效負(fù)載慣量,以獲得佳的控制響應(yīng)。所以從這個(gè)角度來看,行星減速機(jī)為伺服應(yīng)用的控制響應(yīng)的佳匹配。
4、降低設(shè)備成本: 從成本觀點(diǎn),假設(shè)0.4KW的AC伺服電機(jī)搭配驅(qū)動(dòng)器,需耗費(fèi)一單位設(shè)備成本,以5KW的AC伺服電機(jī)搭配伺服驅(qū)動(dòng)器耗費(fèi)15單位成本,但是若采用0.4KW伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器,搭配一組減速機(jī)就能夠達(dá)到前述耗費(fèi)15個(gè)單位成本才能完成的事,在操作成本上節(jié)省50%以上。
因此使用者依其加工需求不同,決定選用的行星齒輪減速機(jī)產(chǎn)品。一般而言,在機(jī)臺運(yùn)轉(zhuǎn)上有低速、高扭矩、高功率密度場合需求,絕大部分采用行星齒輪減速機(jī)。
直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。
有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護(hù),但維護(hù)方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。
無刷電機(jī)體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定??刂茝?fù)雜,容易實(shí)現(xiàn)智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù),效率很高,運(yùn)行溫度低,電磁輻射很小,命,可用于各種環(huán)境。
交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī),它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。
伺服電機(jī)是工業(yè)常用的機(jī)器設(shè)備,很多用戶不了解該如何選擇。松下伺服電機(jī),按照通常的區(qū)分劃分為步進(jìn)電機(jī)、直流有刷伺服電機(jī)、直流無刷伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī),隨著科技的日益進(jìn)步,許多特種伺服電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,比如壓電陶瓷電機(jī)、直線電機(jī)以及音圈電機(jī),在這里我們主要講講通常意義下伺服電機(jī)的選擇。
伺服電機(jī)的選擇很大程度上取決于負(fù)載的物理特性,負(fù)載的工作特性、系統(tǒng)要求以及工作環(huán)境。一旦系統(tǒng)要求確定后,無論選擇何種形式的伺服電機(jī),要考慮的是選擇多大的電機(jī)合適,考慮負(fù)載物理特性,包括負(fù)載扭矩、慣量等。在伺服電機(jī)中,通常以扭矩或者力來衡量電機(jī)大小,所以選電機(jī)要計(jì)算出折算到電機(jī)軸端負(fù)載扭矩或者力的大小。
計(jì)算出扭矩以后需要留出一部分余量,一般選擇電機(jī)連續(xù)扭矩=1.3倍負(fù)載扭矩,這樣能電機(jī)可靠的運(yùn)行。除此外還需要計(jì)算折算到軸端負(fù)載慣量的大小,一般選擇負(fù)載慣量:電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量5:1,以伺服系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。如果出現(xiàn)電機(jī)和負(fù)載之間慣量,扭矩不匹配的情況,那么只能犧牲速度,在電機(jī)和負(fù)載間增加減速機(jī)了,這時(shí)你需要權(quán)衡。
用戶選擇好電機(jī)需要注意四點(diǎn):
1、即電機(jī)的負(fù)載特性。
2、用戶實(shí)際需求。
3、電機(jī)特性。
4、工作環(huán)境。