研控伺服驱动器在数控弹簧机上的应用_研控_伺服驱动器

研控伺服驱动器在数控弹簧机上的应用

2010/4/14 9:16:00

一、引言
近年来，交流伺服驱动系统的应用越来越广泛。交流伺服系统的性能日渐提高，价格日趋合理。与步进驱动系统相比，伺服驱动系统自带编码器，可以反馈位置信号，精度更高，不存在丟步的现象；伺服驱动为恒转矩控制，步进驱动为恒功率控制，随着转速升高，步进电机输出的扭力迅速衰减，伺服驱动不存在上述情况，在0到额的转速之间，都可以输出额定扭矩，因此伺服驱动可以应用于高速场合。

二、应用环境
某工厂生产数字弹簧机设备，采用步进驱动系统，加工速度最大为150个工件/分钟。为了提高加工速度，与深圳市研控自动化科技有限公司合作，采用研控公司的交流伺服驱动系统改造现有设备。试验机型为两轴电脑压簧机，改造后参数如表1所示：

线径	Φ0.15~1.0mm
外径	Φ20mm
最大送线速度	150m/min
最大送线长度	无限
加工速度	500工件/min
送线指令	±0.1~±9999.99
凸轮指令	±0.1°~±359.9°

改造前，加工速度只有150工件/分钟，改造后的加工速度达到了500工件/分钟，速度提高330%以上，而由改造带来的总成本的增加不足1%，极大的提高了产品的性价比。

三、伺服驱动系统选型
原设备使用的是研控YKA2811MA细分步进驱动器和YK110HB115-06A步进电机。步进电机参数如表2所示：

型号	步距角 ( °)	电机长度 (mm)	保持转矩 (N.m)	额定电流 (A)	转子惯量 (g.cm²)	电机重量 (Kg)
YK110HB150-06A	1.8	150	21	6	10900	6

要替代现有电机，首先替换后电机的转矩要达到现有电机的水平。由上表中数据可知，步进电机的保持转矩为21N.m，但是不必选择额定转矩为21N.m的交流伺服电机替代步进电机。步进电机的保持转矩是电机转速为0时的转矩，是步进电机能够达到的最大转矩，随着转速的升高，步进电机输出的扭矩将衰减，步进电机矩频曲线如图2所示。而交流伺服电机的特性是在0到额定转速之间，电机的扭矩恒定不变。设备的实际负载小于6N.m。

其次，选型速度。设备由共有两轴——切刀轴和送线轴。切刀轴通过凸轮带动切刀，每转一周，加工一个工件，切刀轴转速在500r/min左右；送线轴每转送线长度为144mm，要达到150m/min的送线速度，要求送线轴电机转速为1042r/min。
另外，惯量选型。负载惯量与电机惯量的比值称为惯量比。惯量比的大小影响系统的起停性能。设备工作状态为频繁起停，每加工一个工件就有一个启动停止过程。当加工速度达到最大值时，电机每分钟起停500次。为了获得良好的起停性能，惯量比应选择小一些，本次选择在3：1左右。
根据以上规则，选择驱动器型号YKPSDD_10A5D，电机参数如表3所示。由于司伺服电机带有光电编码器，所以电机长度有所增加。编码器精度为2500线，驱动器内部经过4倍频，使得伺服的脉冲当量为0.036°，是步进电机的50倍。
表3：

型号

电机长度(mm)

额定转速
(r/min)

额定转矩
(N.m)

额定电流
(A)