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伺服馬達(dá)
閱讀�9983�(shí)間:2010-10-12 15:10:52

  在伺服系�(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)�(zhuǎn)的發(fā)�(dòng)�(jī).是一種補(bǔ)助馬�(dá)間接變速裝�。伺服電�(jī),可使控制速度,位置精度非常�(zhǔn)確。將電壓信號(hào)�(zhuǎn)化為�(zhuǎn)矩和�(zhuǎn)速以�(qū)�(dòng)控制�(duì)��

伺服電機(jī)和步�(jìn)電機(jī)的性能比較

  步�(jìn)電機(jī)作為一種開�(huán)控制的系�(tǒng),和�(xiàn)代數(shù)字控制技�(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)�。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系�(tǒng)�,步�(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣�。隨著全�(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出�(xiàn),交流伺服電�(jī)也越來越多地�(yīng)用于�(shù)字控制系�(tǒng)�。為了適�(yīng)�(shù)字控制的�(fā)展趨�(shì),運(yùn)�(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步�(jìn)電機(jī)或全�(shù)字式交流伺服電機(jī)作為�(zhí)行電�(dòng)�(jī)。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號(hào)�,但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異?,F(xiàn)就二者的使用性能作一比較�

  一、控制精度不�

  兩相混合式步�(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°�0.9°,五相混合式步�(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °�0.36°。也有一些高性能的步�(jìn)電機(jī)通過�(xì)分后步距角更�。如三洋公司(SANYO DENKI)生�(chǎn)的二相混合式步�(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)�(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�(jìn)電機(jī)的步距角�

  交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例,對(duì)于帶�(biāo)�(zhǔn)2000線編碼器的電�(jī)而言,由于驅(qū)�(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技�(shù),其脈沖�(dāng)量為360°/8000=0.045°。對(duì)于帶17位編碼器的電�(jī)而言,驅(qū)�(dòng)器每接收131072�(gè)脈沖電機(jī)�(zhuǎn)一�,即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°,是步距角為1.8°的步�(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655�

  �、低頻特性不�

  步�(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出�(xiàn)低頻振動(dòng)�(xiàn)�。振�(dòng)頻率與負(fù)載情況和�(qū)�(dòng)器性能有關(guān),一般認(rèn)為振�(dòng)頻率為電�(jī)空載起跳頻率的一�。這種由步�(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振�(dòng)�(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常�(yùn)�(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步�(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí),一般應(yīng)采用阻尼技�(shù)來克服低頻振�(dòng)�(xiàn)�,比如在電機(jī)上加阻尼器,或驅(qū)�(dòng)器上采用�(xì)分技�(shù)��

  交流伺服電機(jī)�(yùn)�(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時(shí)也不�(huì)出現(xiàn)振動(dòng)�(xiàn)�。交流伺服系�(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋�(jī)械的剛性不足,并且系統(tǒng)�(nèi)部具有頻率解析機(jī)能(FFT�,可檢測(cè)出機(jī)械的共振�(diǎn),便于系�(tǒng)�(diào)��

  �、矩頻特性不�

  步�(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨�(zhuǎn)速升高而下降,且在較高�(zhuǎn)速時(shí)�(huì)急劇下降,所以其工作�(zhuǎn)速一般在300�600RPM。交流伺服電�(jī)為恒力矩輸出,即在其額定�(zhuǎn)速(一般為2000RPM�3000RPM)以�(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)�,在額定�(zhuǎn)速以上為恒功率輸出�   �、過載能力不�

  步�(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電�(jī)具有較強(qiáng)的過載能�。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能�。其�(zhuǎn)矩為額定�(zhuǎn)矩的二到三倍,可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力�。步�(jìn)電機(jī)�?yàn)闆]有這種過載能力,在選型�(shí)為了克服這種慣性力�,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī),而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)�,便出現(xiàn)了力矩浪�(fèi)的現(xiàn)象�

  �、運(yùn)行性能不同

  步�(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制,啟�(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵�(zhuǎn)的現(xiàn)�,停止時(shí)�(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精�,應(yīng)處理好升、降速問�。交流伺服驅(qū)�(dòng)系統(tǒng)為閉�(huán)控制,驅(qū)�(dòng)器可直接�(duì)電機(jī)編碼器反饋信�(hào)�(jìn)行采�,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度�(huán),一般不�(huì)出現(xiàn)步�(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)�,控制性能更為可靠�

  六、速度響應(yīng)性能不同

  步�(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作�(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需�200�400毫秒。交流伺服系�(tǒng)的加速性能較好,以山洋400W交流伺服電機(jī)為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)�3000RPM僅需幾毫�,可用于要求快速啟停的控制�(chǎng)合�

  綜上所�,交流伺服系�(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步�(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的�(chǎng)合也�(jīng)常用步�(jìn)電機(jī)來做�(zhí)行電�(dòng)�(jī)。所�,在控制系統(tǒng)的設(shè)�(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適�(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)�

伺服電機(jī)的選型計(jì)算方�

  一、轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確�(rèn)�

  二、電�(jī)軸上�(fù)載力矩的折算和加減速力矩的�(jì)��

  三、計(jì)算負(fù)載慣�,慣量的匹配,安川伺服電�(jī)為例,部分產(chǎn)品慣量匹配可�(dá)50倍,但實(shí)際越小越�,這樣�(duì)精度和響�(yīng)速度��

  �、再生電阻的�(jì)算和選擇,對(duì)于伺�,一�2kw以上,要外配置�

  �、電纜選擇,編碼器電纜雙絞屏蔽的,對(duì)于安川伺服等日系�(chǎn)品值編碼器�6芯,增量式是4��

如何將伺服電�(jī)改成連續(xù)�(zhuǎn)�(dòng)

  將伺服電�(jī)改成連續(xù)�(zhuǎn)�(dòng)

  任何伺服電機(jī)都可以改成雙向變速電�(jī)。通常來說控制電機(jī)的速度和方向是需要一�(gè)電機(jī)�(qū)�(dòng)芯片以及其他一些元件的,而伺服電�(jī)上這些元件已經(jīng)都具備了。改裝伺服電�(jī)是最常見且最廉價(jià)的,獲取�(jī)器人里用的數(shù)字控制變速器的方�,這樣就得到一�(gè)連續(xù)�(zhuǎn)�(dòng)的伺服電�(jī)。這�(gè)改動(dòng),部分是�(jī)械的,部分是電氣的。電氣的改動(dòng)部分是將電位器改成兩�(gè)同阻值的固定電阻,機(jī)械的改動(dòng)部分是將阻止電機(jī)全方位轉(zhuǎn)�(dòng)的限位裝置去掉�

  首先拆開伺服電機(jī)。HTX500伺服電機(jī)殼由三塊塑料卡接而成,我們可以用小的一字螺絲刀或者類似的薄片將其撬開。從頂上將齒輪拉�,然后從底下小心地將伺服電機(jī)的控制電路板拉出來(見圖I)。里面的�(jī)械限位有兩�(gè),用尖嘴鉗彎折可以將�(zhuǎn)�(dòng)軸旁邊的金屬限位去除,用斜向切割器可以將頂殼上的塑料限位去除(見圖J�。用兩�(gè)加起�5kΩ左右的固定電阻來替代5kΩ的電位器,兩�(gè)2.2kΩ的電阻就�。將電位器上的三根線解焊下來,再將兩�(gè)電阻如圖K所示焊上去。用絕緣膠帶或是熱縮管將這�(gè)新組件包好(見圖L),然后將這些電路都塞回到伺服電機(jī)殼子里,再把殼子裝好。改裝完成了,現(xiàn)在可以校�(zhǔn)一下這�(gè)連續(xù)�(zhuǎn)�(dòng)伺服電機(jī),看看起�(diǎn)在哪�。如果兩�(gè)電阻阻值精確相等的�,送到伺服電機(jī)�90°角的�(shí)候電�(jī)能停下來。你的電�(jī)可能�(huì)有一�(diǎn)偏差,可以試試用先前的程序做�(shí)�(yàn)看看哪�(gè)角度能將電機(jī)停住。記住這�(gè)�,因?yàn)槊總�(gè)伺服電機(jī)都不一��

  兩�(gè)連續(xù)�(zhuǎn)�(dòng)伺服電機(jī)完成一�(gè)畫圖�(jī)器人

  用兩�(gè)連續(xù)�(zhuǎn)�(dòng)伺服電機(jī)我們就能完成一�(gè)畫圖�(jī)器人。采用兩�(gè)伺服電機(jī)、一�(gè)9V電池、一�(gè)小面包板、一塊Adafruit Boarduino控制板(Arduino 板的克隆版)、一�(gè)Sharpie記號(hào)筆還有幾�(gè)塑料�(zhuǎn)�。這�(gè)電路和全景攝像頭的一�,而且所有的部件也是用熱熔膠粘在一起的。任何直徑在2�7cm的轉(zhuǎn)盤都可以做輪�,比如說塑料的螺絲頂�。想加強(qiáng)引力還可以用膠帶將輪子邊緣包起來。伺服電�(jī)的設(shè)定和前面一�,代碼里要用上剛才實(shí)�(yàn)得到的電�(jī)起點(diǎn)位置的變量(你的電機(jī)起點(diǎn)位置可能不一樣)。代碼的邏輯讓一�(gè)電機(jī)朝某�(gè)方向移動(dòng)一段時(shí)�,然后換到另一�(gè)電機(jī)?,F(xiàn)在大功告�,你可以去試試你的機(jī)器人了(見圖M��

伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)

  一、伺服電�(jī)油和水的保護(hù)

  A:伺服電�(jī)可以用在�(huì)受水或油滴侵襲的�(chǎng)所,但是它不是全防水或防油�。因此, 伺服電機(jī)不應(yīng)�(dāng)放置或使用在水中或油侵的�(huán)境中�

  B:如果伺服電�(jī)連接到一�(gè)減速齒�,使用伺服電�(jī)�(shí)�(yīng)�(dāng)加油�,以防止減速齒輪的油�(jìn)入伺服電�(jī)�

  C:伺服電�(jī)的電纜不要浸沒在油或水中�

  �、伺服電�(jī)電纜→減輕應(yīng)�

  A:確保電纜不因外部彎曲力或自身重量而受到力矩或垂直�(fù)�,尤其是在電纜出口處或連接��

  B:在伺服電機(jī)移動(dòng)的情況下,應(yīng)把電纜(就是隨電�(jī)配置的那根)牢固地固定到一�(gè)靜止的部分(相對(duì)電機(jī)�,并且應(yīng)�(dāng)用一�(gè)裝在電纜支座里的附加電纜來延長它,這樣彎曲�(yīng)力可以減到最小�

  C:電纜的彎頭半徑做到盡可能大�

  �、伺服電�(jī)允許的軸端負(fù)�

  A:確保在安裝和運(yùn)�(zhuǎn)�(shí)加到伺服電機(jī)軸上的徑向和軸向�(fù)載控制在每種型號(hào)的規(guī)定值以�(nèi)�

  B:在安裝一�(gè)剛性聯(lián)軸器�(shí)要格外小心,特別是過度的彎曲�(fù)載可能導(dǎo)致軸端和軸承的損壞或磨損�

  C:用柔性聯(lián)軸器,以便使徑向�(fù)載低于允許值,此物是專為高�(jī)械強(qiáng)度的伺服電機(jī)�(shè)�(jì)��

  D:關(guān)于允許軸�(fù)載,�(qǐng)參閱“允許的軸負(fù)荷表”(使用說明書)�

  �、伺服電�(jī)安裝注意

  A:在安裝/拆卸耦合部件到伺服電�(jī)軸端�(shí),不要用錘子直接敲打軸端。(錘子直接敲打軸端,伺服電�(jī)軸另一端的編碼器要被敲壞)�

  B:竭力使軸端�(duì)齊到狀�(tài)(對(duì)不好可能�(dǎo)致振�(dòng)或軸承損壞)�

步�(jìn)電機(jī)和交流伺服電�(jī)性能比較

  步�(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)�(dòng)的裝置,它和�(xiàn)代數(shù)字控制技�(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)�。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系�(tǒng)中,步�(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣�。隨著全�(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出�(xiàn),交流伺服電�(jī)也越來越多地�(yīng)用于�(shù)字控制系�(tǒng)�。為了適�(yīng)�(shù)字控制的�(fā)展趨�(shì),運(yùn)�(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步�(jìn)電機(jī)或全�(shù)字式交流伺服電機(jī)作為�(zhí)行電�(dòng)�(jī)。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號(hào)�,但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較�

  一、控制精度不�

  兩相混合式步�(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°� 1.8°,五相混合式步�(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °�0.36°。也有一些高性能的步�(jìn)電機(jī)步距角更�。如四通公司生�(chǎn)的一種用于慢走絲�(jī)床的步�(jìn)電機(jī),其步距角為0.09°;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生�(chǎn)的三相混合式步�(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)�(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�(jìn)電機(jī)的步距角�

  交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保�。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例,對(duì)于帶�(biāo)�(zhǔn)2500線編碼器的電�(jī)而言,由于驅(qū)�(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技�(shù),其脈沖�(dāng)量為360°/10000=0.036°。對(duì)于帶17位編碼器的電�(jī)而言,驅(qū)�(dòng)器每接收217=131072�(gè)脈沖電機(jī)�(zhuǎn)一�,即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步�(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655�

  �、低頻特性不�

  步�(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出�(xiàn)低頻振動(dòng)�(xiàn)�。振�(dòng)頻率與負(fù)載情況和�(qū)�(dòng)器性能有關(guān),一般認(rèn)為振�(dòng)頻率為電�(jī)空載起跳頻率的一�。這種由步�(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振�(dòng)�(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常�(yùn)�(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步�(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí),一般應(yīng)采用阻尼技�(shù)來克服低頻振�(dòng)�(xiàn)�,比如在電機(jī)上加阻尼�,或�(qū)�(dòng)器上采用�(xì)分技�(shù)��

  交流伺服電機(jī)�(yùn)�(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時(shí)也不�(huì)出現(xiàn)振動(dòng)�(xiàn)�。交流伺服系�(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋�(jī)械的剛性不�,并且系�(tǒng)�(nèi)部具有頻率解析機(jī)能(FFT�,可檢測(cè)出機(jī)械的共振�(diǎn),便于系�(tǒng)�(diào)��

  �、矩頻特性不�

  步�(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨�(zhuǎn)速升高而下�,且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)�(huì)急劇下降,所以其工作�(zhuǎn)速一般在300�600RPM。交流伺服電�(jī)為恒力矩輸出,即在其額定�(zhuǎn)速(一般為2000RPM�3000RPM)以�(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸��

  �、過載能力不�

  步�(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電�(jī)具有較強(qiáng)的過載能�。以松下交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能�。其�(zhuǎn)矩為額定�(zhuǎn)矩的三�,可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步�(jìn)電機(jī)�?yàn)闆]有這種過載能力,在選型�(shí)為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī),而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)�,便出現(xiàn)了力矩浪�(fèi)的現(xiàn)��

  五、運(yùn)行性能不同

  步�(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制,啟�(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵�(zhuǎn)的現(xiàn)�,停止時(shí)�(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精�,應(yīng)處理好升、降速問�。交流伺服驅(qū)�(dòng)系統(tǒng)為閉�(huán)控制,驅(qū)�(dòng)器可直接�(duì)電機(jī)編碼器反饋信�(hào)�(jìn)行采�,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度�(huán),一般不�(huì)出現(xiàn)步�(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)�,控制性能更為可靠�

  �、速度響應(yīng)性能不同

  步�(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作�(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需�200�400毫秒。交流伺服系�(tǒng)的加速性能較好,以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)�3000RPM僅需幾毫�,可用于要求快速啟停的控制�(chǎng)��

  綜上所�,交流伺服系�(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步�(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的�(chǎng)合也�(jīng)常用步�(jìn)電機(jī)來做�(zhí)行電�(dòng)�(jī)。所�,在控制系統(tǒng)的設(shè)�(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適�(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)�

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