伺服驱动装置的两个发展趋势


1. 全数字化
全数字化是未来伺服驱动技术发展的必然趋势。全数字化不仅包括伺服驱动内部控制的数字化,伺服驱动到数控系统接口的数字化,而且还应该包括测量单元数字化。因此伺服驱动单元内部三环的全数字化、现场总线连接接口、编码器到伺服驱动的数字化连接接口,是全数字化的重要标志。
随着微电子制造工艺的日益完善,采用新型高速微处理器,特别是数字信号处理器—技术,使运算速度呈几何级数上升。伺服驱动内部的三环控制(位置环/速度环/电流环)数字化是保证伺服驱动高响应、高性能和高可靠性的重要前提。伺服驱动所有的控制运算,都可由其内部的完成,达到了伺服环路高速实时控制的要求。一些产品还将电机控制的外围电路与内核集成于一体,一些新的控制算法速度前馈、加速度前馈、低通滤波、凹陷滤波等得以实现。
伺服驱动传统的模拟量控制接口,容易受到外部信号干扰,传输距离短。我国目前伺服驱动装置上大量采用的脉冲式控制接口,也不是真正意义上的数字接口。这种接口受脉冲频率的限制,不能满足高速、高精控制的要求。而采用现场总线的数字化控制接口,是伺服驱动装置实现高速、高精控制的必要条件。
全数字化已经延伸到测量单元接口的数字化。德国heidenhain将各种类型的编码器,如相对、增量式和正余弦编码器的细分功能,都统一到endae2.2编码器连接协议中。细分过程在编码器内部完成,再通过数字接口和伺服驱动连接起来,这才是真正的全数字化。
2. 高性能
表现为高精度、高动态响应、高刚性、高过载能力、高可靠性、高电磁兼容性、高电网适应能力、高性价比。
在2005年汉诺威展览会上,日本发那科推出了hrv4伺服控制控制技术。伺服hrv4继承并进一步发展了hrv3的优点,具有如下特点:在任何时刻,均采用纳米层次的位置指令,使用1600万/转的αi 高分辨率的脉冲编码器,可以实现纳米精度的伺服控制;hrv4超高速伺服控制处理器,所控制的电机转速可以达到60000r/min;hrv4控制算法,可使得伺服电机的相当大控制电流减少50%,并减少电机发热17%,因此,伺服驱动装置可以获得更高的刚性和过载能力。
电子电力技术的发展,使得伺服系统主电路功率元件的开关频率由2~5khz提高到10khz以上,大功率绝缘栅门双极性晶体管(igbt)和智能控制功率模块(ipm)等先进器件的采用,大大减少了伺服驱动器输出回路的功耗,提高了系统的响应速度和平稳性,降低了运行噪音。这些不仅为交流伺服全数字化、高速度、高精度奠定了基础,还使得交流伺服系统趋于小型化。
二、直接驱动技术(direct drive)
大推力直线伺服驱动装置、大转矩力矩伺服驱动装置与传统的螺旋传动方式相比,直接驱动技术相当大特点是取消了电动机到移动/转动工作台之间的一切机械传动环节,即把机床进给传动链的长度缩短为零。这种“零传动”方式,带来了螺旋传动方式无法达到的性能指标,如加速度可达3g以上,为传统驱动装置的10~20倍,进给速度是传统的4~5倍。
直接驱动技术是高速高精数控机床的理想驱动模式,受到机床厂家的重视,技术发展迅速。近年来,国际上几十家公司展出了直线电动机驱动的高速机床,一些制造厂商已将机床运动加速度提高到2~3g,快速移动速度提高到150~240m/min。mazak公司将推出基于直线伺服系统的超音速加工中心,切削速度8马赫,主轴相当高转速80000r/min, 快速移动速度500m/min, 加速度6g。这标志着,以直线伺服为代表的第二代高速机床,已克服了直线电机的发热、防护和成本高的缺点,逐步走向实用。
因为交流控制系统集成了伺服驱动器及伺服控制器将大幅度减少人工安装成本,布线成本,高成本/高性能的伺服通讯电缆也大幅度减少,而我们需要的是交流电源和数字模拟i/od的普通通讯线!
同时也彻底解决了由于伺服驱动器与伺服电机之间距离过长带来的长距离的电源信号及反馈信号的干扰,对于伺服缸,伺服电机及驱动器是集成在一起同一个壳体!
伺服缸性能,功能及可靠性达到前所 未有的高度
对于连续推力达到1.8吨,峰值推力达到4.4吨,速度达到 800mm/s ,交流系统都可以轻松实现,这是任何相似集成系统难以达到!
灵活的通讯方式
多种反馈形式,包括相对位置反馈,将使您选择相当佳的反馈形式适合您的控制要求。
产品优点
为全球应用客户提供了成千上万的行星丝杠伺服电动缸解决方案,广泛应用于自动汽车轮机燃油/燃气阀门控制, 上海朴鲁公司伺服电动缸提供几百次往返操作无故障,高精度运动控制!