SynqNet運動控制總線和直接驅動技術在數控系統中的應用
有框架GOLDLINE? DDR 電機 直接驅動數控系統直線軸(X、Y、Z軸)的伺服電機稱為直接驅動直線(DDL)電機,直線電機主要由以下幾部分組成:線圈總成(通常是動子),永磁體總成(通常是靜子)和直線編碼器以及直線導軌、軸承等框架設計的機械結構等。直線電機的特點是:負載與電機動子緊密地結合在一體,系統高剛度、高動態性能,工作平穩,定位精度高,調速范圍寬,調整簡單:只需要調整無框架直線電機線圈與磁體之間的氣隙。
IL 無鐵心系列
IL無鐵心系列:峰值推力為60 ~1600 N,連續推力為21 ~450 N。特點是:零齒槽效應,無電磁吸力,運動平穩,可以以1 微米/秒的最低速度運行,小質量的線圈總成,能產生高加速度。
IC有鐵心系列:峰值推力190 ~15625 N,連續推力73 ~12023 N。特點是:防齒槽效應專利技術,能在無磁體偏置條件下降低齒槽效應;高電機常數(Km);高推力密度。
ICD小型有鐵心系列:峰值推力170 ~1130 N,持續推力57 ~315 N。特點是:尺寸極小;電磁吸力小;適用于替換某些無鐵芯電機的應用。
直接驅動技術的特點
由此可以總結出DDR和DDL直接驅動的特點:
■低轉速/大轉矩:由于直接驅動沒有中間機械傳動環節(齒輪箱、絲杠/螺母,齒輪/齒條,齒輪/齒形帶,皮帶/皮帶輪,聯軸器)的降低轉速/放大轉矩的作用,要求直接驅動電機低轉速/大轉矩,故又稱直接驅動電機為力矩電機。
■免維護:由于直接驅動沒有中間機械傳動環節(齒輪箱、絲杠-螺母,齒輪-齒條,齒輪-齒形帶,皮帶-皮帶輪,聯軸器等),無需對中間傳動環節進行機械維護。只有直接驅動直流無刷電機電機一個驅動部件,由于直流無刷電機沒有電刷也不需要維護。
■零間隙,高剛度(低柔性):由于直接驅動沒有中間機械傳動環節,不存在中間機械傳動環節的傳動間隙(齒輪間隙,絲杠/螺母間隙),沒有中間機械傳動環節存在的柔性的問題。
■極好的伺服性能:由于直接驅動具有零間隙,高剛度,伺服環(速度環,位置環)可有較高的閉環帶寬。高帶寬使系統有極快的響應速度和抗負載擾動的能力。
■具有較大的加/減速負載的能力:不存在慣量匹配問題,電機的加速能力全部用來加速負載,無需加速中間機械傳動環節。
■極好的低速和高速性能:直接驅動直線電機可以獲得低于1微米/秒的低速和獲得5米/秒以上的高速。
■極高的精度:由于沒有中間機械傳動環節的傳動誤差,直接驅動可以獲得極高的位置精度。定位精度(絕對位置精度)取決于反饋裝置的精度,重復定位精度取決于系統的分辨率。
■用具有28 bits分辨率的S600驅動器驅動直線電機可以獲得0.12納米(極距/分辨率=32 mm/228)的重復定位精度。用具有28 bits分辨率的S600驅動器驅動無框架直接驅動旋轉電機可以獲得0.005角秒(360度/分辨率=360度/228)的重復定位精度。
■緊湊/堅實的外形:無框架直接驅動電機是機器的一部分,使機器的外形更加美觀。
■靜音運行:運行時沒有中間機械傳動環節的運行噪音。
在實際應用中,有高速、超精度要求的伺服軸可以采用直接驅動技術,而其它軸仍采用常規伺服或步進電機技術,即所謂“混合驅動”模式。
直接驅動伺服系統對控制器的需求
為了滿足高速、高精度伺服軸的控制要求,需要有高性能的多軸運動控制卡,64位DSP或CPU逐漸成為運動控制卡的主流,運算速度大大提高;為解決控制卡到伺服驅動器之間的信號高速、高分辨率、高可靠性傳輸問題,以往的模擬量信號或現場總線級總線都難以滿足要求,尤其是多軸應用,需要速度快、可靠性高的運動控制級總線。Danaher Motion公司開發的SynqNet
運動控制總線及控制卡很好地解決了這些問題。
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