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伺服电机驱动是指在可编程控制电脑的控制下,伺服控制器向电机运动执行机构发出信号指令,进而驱动电机实现精确的力矩、位置和速度动作的过程。伺服电机驱动是工业伺服控制系统的重要组成部分之一,广泛应用于橡塑制品机电设备和各种材料成型制品设备中(如注塑机、铝压铸机、陶瓷压机、机加工设备等),是现代工业自动化的不可或缺的核心技术之一。
想要清晰了解伺服电机驱动的优势,可先从下图开始:
机电一体化的控制驱动执行件组图
从上图可以看出,电磁电气式的机电驱动执行模式就是伺服电机驱动模式,另外最常见的两种模式就是液压驱动式和气压驱动式。下面说说这三种模式的对比特点。
总体来说,伺服电机驱动这一模式具体应用在材料成型制品行业时,相对于液压式、气动式等驱动执行模式,具有很大的优点,具体表现为:
1、伺服电机驱动模式是通过对电气参数(电压、电流等)的控制来实现,控制指令可以直接产生确定额值的电流、电压、磁力等电气信号,而此类信号可直接驱动电机的转速、转矩和位置精度,因而动作结果更直接、精确。
2、伺服电机驱动的电机动作,只当有确定的电流输出时电机才做功,而且其做功的大小也因获得的电流值而定,因此其做功效率无疑更高。换言之,高效节能也是其最大的优势。
3、伺服电机驱动可实现精密的微距、微速动作(步进电机),也可实现大功率大负载的高速动作(交流异步电机)、且精度可控。一般来说,对于W以内的做功,多选用同步电机;超过W以上,则多选用异步电机;即异步伺服电机功率可以做的比和同步伺服电机的功率大很多。
4、相对液压和气压驱动模式,伺服电机驱动还具有维护简单方便、生产高效的优点,只要解决好电机材料的耐磨性和强度等问题,其使用的便捷性和高效性是远远不能比的。
伺服注塑机
当前在工业制造的机电一体化领域,越来越多的设备出于先进制造、精密制造的考虑,等纷纷选用伺服电机驱动模式来设计生产工业母机设备。比如在注塑机领域,国外排名居前的注塑机品牌:克劳斯玛菲、德马格以及国内注塑机第一品牌海天,均以生产伺服电机驱动的注塑机(即伺服注塑机)为主,且均占据了很大的市场份额。
这是因为伺服注塑机与普通液压注塑机相比,最大的区别在于普通液压注塑机的液压电机系统,只要开机就不停地工作,且很难精密控制其转矩转速,十分费电。而伺服注塑机的伺服电机在不注塑或长时间保压注塑期间,伺服电机是不工作的,因此更省电,也比普通注塑机更安静、精密、耐用和高效率。
注塑机数字化伺服改造
目前,机电帮通过与弘讯科技等国内伺服驱动领先企业的合作,针对市场存量巨大的普通液压注塑机市场,和一些使用年限长达10年以上的伺服注塑机,进行数字化伺服系统改造,极大地发挥了伺服电机驱动的精密制造的优势。机电帮通过对旧的注塑机进行技改升级,如伺服工控和电机系统的改造,不仅可令注塑机升级为具有较高性能的精密注塑机,还可以不用报废机器产线、节省大笔投资费用,让旧机焕新机,不失为一种极佳的节能、环保的先进制造模式。
同样,利用数字化伺服电机驱动的先进性优势,还可以在金属压铸、冲压、以及陶瓷材料成型等等行业中广泛应用,结合数字化智能制造的转型需求,实现陈旧产能的技改升级。
[知识分享一]三种模式的特点和区别:
1、伺服电机驱动式即电气式:
可用商业电源;信号与动力传送方向相同;有交直流之分;注意使用电压和功率;其操作简便;编程容易;能实现定位伺服控制;响应快、易与计算机(CPU)连接;体积小、动力大、无污染。
缺点:瞬时输出功率大;过载差;一旦卡死,会引起烧毁事故;受外界噪音影响大。
2、液压驱动式:
液体压力源压力20~80×Mpa;要求操作人员技术熟练。输出功率大,速度快、动作平稳,可实现定位伺服控制;易与计算机(CPU)连接。
缺点:设备难于小型化;液压源和液压油要求严格;易产生泄露而污染环境。
3、气压驱动式:
气体压力源压力5~7×Mpa;要求操作人员技术熟练。气源方便、成本低;无泄露而污染环境;速度快、操作简便。
缺点:功率小、体积大、难于小型化;动作不平稳、远距离传输困难;噪音大;难于伺服。
[知识分享二]伺服驱动常用的伺服控制电机
伺服控制电机是电气伺服控制系统的动力部件。工业机电一体化中常用的控制用电机是指能提供正确运动或较复杂动作的伺服电机,主要有回转和直线驱动电机,即通过电压、电流、频率(包括指令脉冲)等控制,实现定速、变速驱动或反复启动、停止的增量驱动以及复杂的驱动,而驱动精度随驱动对象的不同而不同。
伺服驱动电机一般是指:步进电机(SteppingMotor)、直流伺服电机(DCServoMotor)、交流伺服电机(ACServoMotor),具体见下表:
伺服电机驱动的常用控制方式主要有:开环控制、半闭环控制、闭环控制三种。其中闭环系统的驱动系统具有位置(或速度)反馈环节;开环系统没有位置与速度反馈环节。这三种控制模式更多地使用在数控机加工中。