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伺服電機在激光設備上的應用

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

伺服電機在激光切割設備上的應用非常廣泛,隨著客戶對激光設備加工要求的提升,對伺服的使用要求也越來越高。在實際使用中也暴露了一些問題,尤其是加工輪廓的變形問題,是比較困擾大家的一個主要方麵。因此很有必要對此類問題做一個總結,以方便大家更好地使用。

一、機械因素

機械的問題相對而言比較常見,主要體現在設計、傳動方式、安裝、材質、機械磨損等方麵。

1、機械共振

機械共振問題對伺服最大的影響在於無法繼續提高伺服電機的響應性,從而使設備整體運行在比較低的響應狀態。此類問題在同步帶傳動的機械中比較常見,另外長距離的滾珠絲杆有時也有此類情況。主要的原因主要是在同步帶的剛性偏低,共振頻率低,長距離的絲杆自身慣量較大,且多有變形的情況,特別是在電機容量選擇偏小的情況下比較容易起振。同時安裝時的裝配工藝高低和材質的優劣也會對機械的共振產生影響。

如果出現此類問題,除了在機械上優化外,可以通過伺服的調整來彌補。主要的思路就是通過伺服裏抑製共振的功能來完成。具體來說,有兩種方法實現:一種是自適應濾波器的調整,即自動去共振功能,另一種是手動去除共振的方法,通過調試軟件找出機械共振點,寫進相應參數。

2、機械抖動

機械抖動實質也是一個機械的固有頻率問題,通常比較多地出現在單端固定的懸梁結構中,特別是在加減速階段表現尤其明顯。低頻的抖動在加工件中會呈現出大波浪狀的形態,較高頻的抖動會有鋸齒狀的形態。對於此種情況的基本思路是加入多種濾波器,錯開轉矩指令頻率。此時不要將剛性調整太高,伺服參數中比較有效的調整方法有:積分時間常數、指令平滑濾波器、位置指令FIR濾波器、製振頻率、製振濾波器、增益切換功能等。對於激光切割機這類的軌跡控製設備,不建議使用製振濾波器和製振頻率,指令平滑濾波器也不要調整太多。通常使用兩檔增益(建議PR115設置為10),再配合激光切割機控製係統參數的設置,會達到一個比較平衡的效果。

3、機械內應力、外力等因素

由於機械材質和安裝的差異,設備上各傳動軸的機械內應力、靜摩擦力等可能會不一致。如果設備中參與軌跡插補控製的兩軸中的某一軸的內應力或者靜摩擦力等更大,則會一定程度上消耗掉伺服的轉矩,造成此軸的加速變慢,從而導致加工輪廓變形。通常AG亚游集团可以通過伺服驅動器反饋生成的波形曲線來觀察傳動軸的內應力問題。

解決此類問題的思路主要是讓伺服電機多輸出一部分轉矩,以抵消作用於軸上的各種內力、外力。有兩種方法可以實現,其一是適當提高剛性,但在某些設備上可能相對效果不明顯。另一種方法是使用轉矩摩擦補償,具體的操作方法又可以分為自動與手動兩種,把PR002設置為4,即開啟了自動摩擦補償,驅動器會自動根據推算的情況設置相應參數,手動方法則是具體設置正負方向的轉矩補償值及轉矩指令的加算值。

二、伺服因素

在機械正常的情況下,如果伺服參數偏差較大,也會引起切割的輪廓不理想的情況。因此伺服調試的時候應該遵循的原則是:1、伺服響應性在允許的範圍內應保持較高的水平。2、參與插補控製的各軸應當具有比較接近的動態響應性,可通過波形曲線察看實際的脈衝偏差水平。3、慣量比應該按照比較真實的數值進行設定,如果驅動器自動推算的慣量比較真實地反映了實際的負載情況,就不要隨意改變此數值。4、響應性調整時應盡量使用自動增益,就算需要手動調試也要在自動調試的基礎上調整,這樣會簡化調試的難度。

三、數控係統因素

有的情況下,伺服的調試效果不明顯,此時可能就要介入對控製係統的調節了。在曲線,特別是小尺寸圓弧的加工上可能會因為加速度過大導致輪廓變形的情況。因此,在切割小圓等圖形時必須對速度及加速度加以限製。並且在遇到抖動等問題的時候調整加速度,改變插補采樣周期等參數對抑製抖動的效果比單純調整伺服效果更好。另外,在某些模擬量控製的數控係統中,由於係統已經加入了PID控製的元素,此時伺服係統的主要控製權已經轉移到了係統中,伺服電機的影響力變弱,這個時候如果隻調整伺服,對實際的效果影響非常有限。

總之,一台設備的實際運行效果,是對機械、電機、控製係統的綜合應用的一個反映。伺服電機作為機械與電氣控製的紐帶,對設備的運行好壞起到了關鍵的作用,因此,掌握好伺服的使用方法對提升設備性能及穩定性都大有好處。

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