数控伺服系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第八章 数控伺服系统,数控伺服系统,第1页,进给轴：,伺服电机+滚珠丝杠+位置检测,降低进给轴所需要驱动扭矩,提升定位精度,运动平稳性,数控伺服系统,第2页,二、步进电机,步进电机又称,电脉冲马达,。它是将,电脉冲信号,转换成机械角位移执行元件。,1 定义：,输入一个电脉冲,电机就转过一个对应,角度,。,转子,角位移,大小及,转速,分别与输入,电脉冲数量,及其,频率,成正比。,步距角,数控伺服系统,第3页,B,定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对绕组组成一相，采用Y连接，假设转子有四个齿。,A,C,I,A,I,B,I,C,定子,转子,2、,步进电动机原理,数控伺服系统,第4页,因为磁力线总是要经过,磁阻最小,路径闭合，所以会在磁力线扭曲时产生切向力，而形成磁阻转矩，使转子转动。,现以A B C A通电次序，使三相绕组,轮番通入直流电流，观察转子运动情况。,B,C,I,A,I,B,I,C,数控伺服系统,第5页,1.三相单三拍,C,A,B,B,C,A,3,4,1,2,A,相绕组通电，,B、C,相,不通电。气隙产生以A-A为轴线磁场，而磁力线总是力图从磁阻最小路径经过，故电动机转子受到一个反应转矩，在此转矩作用下，转子必定转到左图所表示位置：,1,、,3,齿与,A、A,极对齐。,“三相”指三相步进电机；“单”指每次只能一相绕组通电；“三拍”指通电三次完成一个通电循环。,数控伺服系统,第6页,C,A,B,B,C,A,3,4,1,2,同理，,B,相通电时，转子会转过,30,角，,2、4,齿和,B,、,B,磁极轴线对齐；当,C,相通电时，转子,再转过,30,角，,1,、3,齿和,C,、,C,磁极轴线对齐。,1,C,3,4,2,C,A,B,B,A,数控伺服系统,第7页,这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个循环周期包含三个工作脉冲，所以称为三相单三拍工作方式。,按,A,B C A,次序给三相绕组轮番通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过,30,(步距角)，每个通电循环周期(,3,拍)磁场在空间旋转了,360而转子,转过,90,(一个齿距角)。,数控伺服系统,第8页,C,A,B,B,C,A,3,4,1,2,A,相通电，,转子1、,3齿与,A,、,A,对齐。,2.,三相六拍,按,A,AB B BC C,CA,次序给三相绕组轮番通电。,这种方式能够取得更准确控制特征。,数控伺服系统,第9页,C,A,B,B,C,A,3,4,1,2,A、B相同时通电，,A,、,A,磁极拉住1、3齿，B,、,B,磁极拉住2、4齿，转子转,过,15,，,抵达左图所表示位置。,数控伺服系统,第10页,C,A,B,B,C,A,3,4,1,2,B,相通电，,转子,2、,4,齿与,B,、,B,对齐,又转,过,15,。,数控伺服系统,第11页,3,4,1,2,C,A,B,B,C,A,B,、,C,相同时通电，,C,、,C,磁极拉住1、3,齿，B,、,B,磁极拉住,2、4齿，转子再转,过,15,。,数控伺服系统,第12页,三相反应式步进电动机一个通电循环周,期以下：A,AB B BC C,CA，,每个循,环周期分为六拍。每拍转子转过,15,（步距角），,一,个通电循环周期(,6,拍)转子转过,90,(齿距角)。,与单三拍相比，六拍驱动方式步进角更小，更适合用于需要准确定位控制系统中。,数控伺服系统,第13页,AB,通电,C,A,B,B,C,A,3,4,1,2,BC,通电,3,4,1,2,C,A,B,B,C,A,CA,通电,C,A,B,B,C,A,3,4,1,2,与单三拍方式相同，双三拍驱动时每个通电,循环周期也分为三拍。每拍转子转过,30,(步距角)，,一,个通电循环周期(,3,拍)转子转过,90,(齿距角)。,3.,三相双三拍,按,AB,BC,CA,次序给三相绕组轮番通电。每拍有两相绕组同时通电,。,数控伺服系统,第14页,从以上对步进电机三种驱动方式分析可,得,步距角,计算公式：,步距角,Z,r,转子齿数,m,每个,通电循环周期,拍数,实用步进电机步距角多为,3,和,1.5,，怎样做?,数控伺服系统,第15页,步进电机由转子和定子两部分组成，下列图中三相定子A、B、C，三相每相两极：AA,BB,CC，每极上5个齿。,齿距角9度,为了取得小步距角，电机定子、转子都做成多齿,数控伺服系统,第16页,定子上线圈绕法,转子（40齿）,齿距角9度,数控伺服系统,第17页,A相,B相 C相,定子,转子,定子,转子,定子,转子,B相,C相,数控伺服系统,第18页,通断电方式,三相单三拍：,ABCA,三相双三拍：,ABBCCAAB,三相六拍：,AABBBCCCAA,A相 B相 C相,-表示1个脉冲,定子,转子,定子,转子,定子,转子,数控伺服系统,第19页,1）若步进电机采取分别采取,三相单三拍、三相双三拍、三相六拍,通电方式，转子齿数为60，则,步距角分别为多少,？,2）,三相六拍通电方式中，,若控制指令脉冲频率为2400，则步进,电机转速,为多少,r/min,?,3）,三相六拍通电方式中，,若控制脉冲数为1000个，则电机转过了多少角位移？,练习 7,数控伺服系统,第20页,三、伺服电动机,伺服电动机可分为两类：,伺服电动机又称执行电动机。其,功效是将输入,电压控制信号,转换为轴上输出,角位移,和角速度，驱动控制对象。,交流伺服电动机,直流伺服电动机,伺服电动机可控性好，反应快速。是自动控,制系统和计算机外围设备中惯用执行元件。,数控伺服系统,第21页,直流伺服他励电机原理,R,d,I,d,I,d,F,U,d,E,d,数控伺服系统,第22页,直流伺服电动机机械特征方程,可调整多个参量实现调速，调速性能好。,输出扭矩大，过载能力强。,电刷和换向器易磨损，最高转速受限制。,直流伺服电机逐步被交流伺服电机所取代。,特点：,数控伺服系统,第23页,交流同时伺服电机结构,数控伺服系统,第24页,交流同时伺服电机工作原理,Ns,n,s,n,r,Ss,S,N,f:电源频率,p:定子磁极对数,数控伺服系统,第25页,交流伺服电机优点:,结构简单、成本低,较硬机械特征,转子转动惯量小,机械特征：,转速,受,负载,影响程度,数控伺服系统,第26页,