下面我们就以2个客户案例,来介绍三菱运动控制产品在机床行业中应用。 高性能伺服冲压及送料系统:前面已经说过,今后的机床行业将朝着高端的市场转移,该系统由伺服冲压机和配套的送料机所构成,冲压机在冲压完成的同时,送料系统进行送料的动作,在冲压头非工作的区域,完成送料,并且送料系统回到初始位置,等待冲压机再次进行冲压,依次循环,此系统要求送料系统动作和冲压机的动作能相互配合,进行同步的控制。由于该设备使用了三菱的最新的Q170M型运动控制器产品,最多可控16根轴,所以如果今后需要控制更多的冲压机的话,只需要相应增加伺服产品既可,控制产品无需增加。另外,该运动控制产品内置电源PLCCPU和运动控制CPU,节约了客户的一部分成本。同时,它基于IQ Platform的高速通信基板,实现无缝的链接通信,运动控制器与伺服放大器之间采用了三菱自主开发的SSCNETⅢ伺服总线网络,使各轴的时钟频率达到一致,保证了所有的轴在同一时刻接受到同一指令并开始动作。通过一台运动控制器可同时控制伺服冲压机和送料机构的动作。使用三菱特有的机械结构程序,简单地编写程序就可以将冲压头的动作和送料的各轴完美的结合在一起,实现同步控制的要求。
系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。2、交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。3、伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度。交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。
直流可应用在是火花机、机械手、精确的机器等。可同时配置2500P/R高分析度的标准编码器及测速器,更能加配减速箱、令机械设备带来可靠的准确性及高扭力。 调速性好,单位重量和体积下,输出功率最高,大于交流电机,更远远超过步进电机。多级结构的力矩波动小。在封闭的环里面使用。就是说它随时把信号传给系统,同时把系统给出的信号来修正自己的运转。一、精度:实现了位置,速度和力矩的闭环控制;克服了步进电机失步的问题;二、转速:高速性能好,一般额定转速能达到2000~3000转;三、适应性:抗过载能力强,能承受三倍于额定转矩的负载,对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用;四、稳定:低速运行平稳,低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合;五、及时性:电机加减速的动态相应时间短,一般在几十毫秒之内;六、舒适性:台达伺服电机的发热和噪音明显降低。
现在三菱自动化设备驱动器应用日广,三菱自动化设备在要求运转精度较高和低速段需要较大转矩的场所。这个伺服的主电路原理和变频器是很相似的,近乎一样,就是控制方面差别比较大。交流伺服的普及率会越来越高,毕竟价格优势摆在那里。现在接触日系的如松下,富士,三菱都不太好修。难点一:试机要用伺服电机,有些同一个牌子不同型号编码器和接口,又不一样。难点二:和现场有关如遇到过不报警也动不了的,运行距离不按程序走的。难点三:现在进口多是多层板查线不好查。平常接触伺服较多,伺服维修有个好处就是基本不会炸模块。维修成本小,价钱高,技术含量高一点,驱动板和变频器差不多,主板差别很大。变频器主要作用于速度控制,伺服主要作用于位置控制当然也可以速度控制,虽然主电路原理一样,但伺服多了位置环控制。伺服驱动器想要有合适的电机来试验非常麻烦,有的伺服还是不带操作面板的。就算有面板,需要配一个相同输出方式,相同分辨率的编码器是个非常难的事情。就算编码器的问题解决了,还有电机也是非常难配的,来修理的伺服驱动器功率大小,电压等级不一样,不能像变频器一样用一个小电机去带。依据前面提到的没有伺服电机无法调试问题,就目前国产伺服来说国产伺服绝大多数是用多摩川或者内密控编码器,伺服电机是通用的,买个小功率的伺服电机不贵,驱动和电机是一个整体,个人觉得单独修好驱动后最好配合电机测试效果更有效
随着中国从制造业大国转变为制造业强国的进程和数字化交流系统的性能价格比逐渐提高的基础上,交流伺服系统作为控制电机类高档精密部件,它在行业中的市场也是在稳步上升。那么作为数控机床最重要的组成部分,同时系统也一直是影响系统加工性能的重要指标之一。决定交流伺服系统性能好坏的关键性因素依然是伺服控制技术,但由于交流伺服系统本身的有着极其先进的控制原理以及低成本,免维护的特性,更何况其控制特性也在全面的超越直流伺服系统,势必在今后的发展过程中将大部分甚至是全部代替直流伺服系统, 不仅如此,随着目前智能化的大幅度推广以及网络化模块化的盛行,而现代交流伺服驱动设备也同时具备着参数记忆的功能,以及自身故障的诊断和分析的功能,有的伺服电机甚至还具备了识别参数的性能,还能在发现振动的时候自动对其进行抑制,这些都是伺服电机在智能化的发展趋势。而网络化的重点发展方向就是如何适应高性能运动控制对数据传输的实时性、同步性以及可靠性的要求。高档数控系统的成功开发,也预示着网络化数字伺服开发成为当下的当务之急,还有伺服电机驱动器、电源、再生制动、以及电机与电机之间的通讯都在不断的向模块化方向发展。
目前全国机床行业的生产厂家有上万家,其中大多是以生产中低端粗加工为主的企业。但是,近年来由于材料和能源价格的飞涨,国家所采取的货币紧缩政策等因素,都将导致下游行业的增速减慢,利润减少。而有高附加值的产品增速则继续保持增产,利润大幅增加,未来行业的竞争将不可避免的将朝高端市场转移。所以,越来越多的企业已经开始意识到,中国的机床行业,在固守低端领域的同时,更应在高端产品的开发及制造方面拓展,而不是更多得依靠进口设备。机床行业根据不同的设备,使用的电气产品非常地广泛,从单片机,PLC,定位模块,数控系统到运动控制系统等都有涉及,更有厂家自主研发的电气设备。一些高端应用领域,如高精度的磨床,旋转刀库,伺服冲压送料机,自动化专机流水线等,对于控制和工艺都有一些特殊的需求,这些都不是普通的脉冲发生产品或者定位产品可以简单对应的,正越来越多的使用运动控制产品。