第二季“运动控制·伺服电机”精英沙龙之2个特色应用

文:2014年第四期

石忠东

北京精雕科技集团有限公司数控研发部

伺服在雕刻机的应用(北京精雕科技有限公司高级工程师石忠东博士沙龙重要观点节选)
    雕刻机的电机要求——高转速:3000rpm;小功率:200W、400W、750W;低转动惯量;小惯量电机;低惯量比:0.5~2倍;高反馈分辨率:17位、20位、22位

    雕刻机的驱动要求——高增益、高稳定性;频率特性分析:幅频、相频、裕度;陷波滤波器:多频点、频点自适应;转动惯量辨识。

    伺服在雕刻机中的应用问题——参数适用度:对于批量生产的相同型号和规格的雕刻机,一套伺服参数必须适用于同一批次的所有雕刻机;伺服自身运行/响应特性的一致性和稳定性是基础;不能指望仅仅依靠伺服解决所有问题,雕刻机机械特性的一致性是保证参数适应性的根本。

    高分辨率编码器源自雕刻机对性能的要求——欧美数控早已采用每转400万、800万以至1600万以上反馈分辨率,4096~16384倍细分;海德汉伺服用编码器25位分辨率和14位细分;FANUC?αi系列伺服标配100万线反馈分辨率,可选1600万(配合30i系统支持纳米插补),βi标配17位;三菱数控专用HF系列伺服电机低配18位,标配100万,选配1600万(配合M700数控系统支持纳米插补);国内数控企业近几年也开始认识和重视高反馈分辨率的实用价值。

雕刻机

    伺服在雕刻机中的应用展望——(1)数控专用伺服:数控系统+总线+共直流母线的模块化驱动器;上位闭位置环、速度环,甚至电流环。

    (2)模块化驱动器:集中供电电源模块+伺服驱动模块+主轴驱动模块;共直流母线、共控制供电;(串行)实时总线互联;书本式紧凑安装;穿墙式后置散热,液冷背板散热。

    (3)数控专用伺服高性能化:高速、高精度电流环;高反馈分辨率;环路频响/稳定性;全闭环、龙门同步。

    (4)通用伺服多功能化:总线接入能力;编码器接入能力;功能集成,电子齿轮(相位追踪补偿)、电子凸轮、内置PLC/单轴控制器;安全功能。

鹰峰电子水冷板式散热器在防爆伺服系统中的应用
    散热是防爆系统遇到最大的难题。在伺服驱动器内部:逆变模块是发热最多的器件,约占整个变频器所有散热量的一半;整流模块也是发热相当多的,水冷板式散热器散热效率上明显优于风冷散热器。传统的伺服驱动器采用风冷散热器自冷或风扇强制对流,随着功率器件热流密度日益增大,传统的散热器可能满足不了散热需求,鹰峰电子生产热管式散热器,可取消风扇对功率器件进行散热,另外更大功率的发热元件可以采用水冷方案解决。

不锈钢与铜采用密封圈安装锁固

铝合金钎焊式

采用铜钎焊的方式

采用铜管低温焊接或压管的方式

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