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伺服電機成為數(shù)控機床行業(yè)應用的優(yōu)勢

發(fā)布日期:2018-07-05 16:31
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伺服電機系統(tǒng)的特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標,圍繞伺服系統(tǒng)動態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高,近年來發(fā)展了多種伺服電機驅(qū)動技術(shù)。可以預見,隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡制造等先進制造技術(shù)的發(fā)展,具有網(wǎng)絡接口的全數(shù)字伺服電機系統(tǒng)、直線電動機及高速電主軸等將成為數(shù)控機床行業(yè)關(guān)注的熱點,并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。
 
1. 伺服電機交流化       伺服電機技術(shù)將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服系統(tǒng)。從目前國際市場的情況看,幾乎所有的新產(chǎn)品都是AC伺服系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達國家,AC伺服電機的市場占有率已超過80%。伺服電機的廠家也越來越多,正逐步超過生產(chǎn)DC伺服電機的廠家。可以預見,在不遠的將來,除了在某些微型電機領(lǐng)域之外,AC伺服電機將完全取代DC伺服電機。
 
2. 伺服電機全數(shù)字化        采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機(DSP)的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元,從而實現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。全數(shù)字化的實現(xiàn),將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制,從而使在伺服系統(tǒng)中應用現(xiàn)代控制理論的先進算法(如:最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡等)成為可能。
 
3. 伺服電機采用新型電力電子半導體器件        目前,伺服控制系統(tǒng)的輸出器件多采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導體器件,主要有大功率晶體管(GTR)、功率場效應管(MOSFET)和絕緣門極晶體管(IGBT)等。這些先進器件的應用顯著降低了伺服單元輸出回路的功耗,提高了系統(tǒng)的響應速度,降低了運行噪聲。尤其是,最新型的伺服控制系統(tǒng)已開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊,稱為智能控制功率模塊(Intelligent Power Module,簡稱IPM)。這種器件將輸人隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊中。其輸入邏輯電平與TTL信號完全兼容,與微處理器的輸出可直接接口。它的應用顯著地簡化了伺服單元的設計,并實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。
 
4. 伺服電機高度集成化       新的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品改變了將伺服系統(tǒng)劃分為速度伺服單元與位置伺服單元2個模塊的做法,代之以單一、高度集成化、多功能的控制單元。同一個控制單元,只要通過軟件設置系統(tǒng)參數(shù)就可改變其性能,既可以使用伺服電機本身配置的傳感器構(gòu)成半閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),又可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。高度的集成化還顯著縮小了整個控制系統(tǒng)的體積,使伺服系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作都得到簡化。

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