伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床方面發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)

時(shí)間:2009-11-17

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):國(guó)內(nèi)的交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)起步較晚,到20世紀(jì)80年代末才有產(chǎn)品問(wèn)世。610系列,這些產(chǎn)品采用大功率晶體管模塊(GTR),屬于模擬伺服,但從技術(shù)上填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人及其它產(chǎn)業(yè)機(jī)械控制的關(guān)鍵技術(shù)之一,在國(guó)內(nèi)外普遍受到關(guān)注。在20世紀(jì)最后10年間,微處理器(特別是數(shù)字信號(hào)處理器——DSP)技術(shù)、電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展為伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。如果說(shuō)20世紀(jì)80年代是交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)取代直流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的話,那么,20世紀(jì)90年代則是伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的10年。這一點(diǎn)在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尤為明顯。 無(wú)人化、規(guī)?;a(chǎn)對(duì)加工設(shè)備提出了高速度、高精度、高效率的要求,交流伺服系統(tǒng)具有高響應(yīng)、免維護(hù)(無(wú)碳刷、換向器等磨損元部件)、高可靠性等特點(diǎn),正好適應(yīng)了這一需求。例如,日本FANUC公司、三菱電機(jī)公司、安川電機(jī)公司、德國(guó)Siemens公司、AEG公司、力士樂(lè)Indramat公司、美國(guó)A.B公司、GE公司等均先后在1984年前后將交流伺服系統(tǒng)付諸實(shí)用。國(guó)內(nèi)的交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)起步較晚,到20世紀(jì)80年代末才有產(chǎn)品問(wèn)世。如冶金部自動(dòng)化研究院華騰公司的ACS系列、揚(yáng)州5308廠引進(jìn)Siemens公司的610系列,這些產(chǎn)品采用大功率晶體管模塊(GTR),屬于模擬伺服,但從技術(shù)上填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。 進(jìn)入20世紀(jì)s"年代,微電子制造工藝的日臻完善,使得DSP運(yùn)算速度呈幾何數(shù)上升,達(dá)到了伺服環(huán)路高速實(shí)時(shí)控制的要求,一些運(yùn)動(dòng)控制芯片制造商還將電機(jī)控制所必需的外圍電路(如A/D轉(zhuǎn)換器、位置/速度檢測(cè)倍頻計(jì)數(shù)器、PWM發(fā)生器等)與DSP內(nèi)核集成于一體,使得伺服控制回路采樣時(shí)間達(dá)到100μs以內(nèi),由單一芯片實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加、減速控制,電子齒輪同步控制,位置、速度、電流三環(huán)的數(shù)字化補(bǔ)償控制。一些新的控制算法如速度前饋、加速度前饋、低通濾波、凹陷濾波等得以實(shí)現(xiàn)。另一方面,電力電子技術(shù)的發(fā)展,使得伺服系統(tǒng)主電路功率元件的開(kāi)關(guān)頻率由2~5kHz提升到15~20kHz,1GBT(絕緣柵門雙極性晶體管)及IPM(智能型功率模塊)均是這一時(shí)代的產(chǎn)物,從而提高了系統(tǒng)的平穩(wěn)性,降低了系統(tǒng)的噪音。以上兩個(gè)方面不僅是交流伺服實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的基礎(chǔ),而且使得交流伺服趨于小型化。目前一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的伺服系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本上均能夠提供全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)或者可以與自己的CNC系統(tǒng)相配套,如日本FANUC公司、三菱電機(jī)公司、安川電機(jī)公司、松下公司、山洋電機(jī)公司、德國(guó)Siemens公司、力士樂(lè)Indramat公司、Lenze公司、美國(guó)A.B公司、Kollmorgen公司、Relliance公司、Baldor公司、PacificScientific公司等。 全數(shù)字交流伺服技術(shù)的飛速發(fā)展,使得用戶根據(jù)負(fù)載狀況(如慣量、間隙、摩擦力等)調(diào)整參數(shù)更為方便,也省去了一些模擬回路所產(chǎn)生的漂移等不穩(wěn)定因素,但在發(fā)展初期,伺服接口缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),各個(gè)廠家均設(shè)計(jì)自己的接口電路,相互之間無(wú)可互換性,用戶適配較為麻煩。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及PC-basedCNC技術(shù)快速發(fā)展的情況下,這一問(wèn)題尤為突出。 更多了解請(qǐng)參考:“伺服行業(yè)”
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