【正文】 ) ? 瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩 () ? 最大轉(zhuǎn)速 (3000r/min) FANUC OMD數(shù)控系統(tǒng)配套交流伺服 αC系列電動(dòng)機(jī)主要參數(shù) 第二節(jié) 開環(huán)系統(tǒng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制 一、開環(huán)系統(tǒng)控制原理 二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 三、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控裝置的信號(hào)連接 四、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制 五、開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)精度分析 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 一、開環(huán)系統(tǒng)控制原理 3．工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向的控制 改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸入脈沖信號(hào)的循環(huán)順序方向 改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組電流通斷循環(huán)順序 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) 相應(yīng)的工作臺(tái)進(jìn)給方向就被改變 二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 (一 ) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) ? 一個(gè)電流脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)步距角 ? 有脈沖就走，無脈沖則停 ? 脈沖數(shù)增加，角位移隨之增加 ? 脈沖頻率越高，轉(zhuǎn)速越高；反之則低 ? 脈沖頻率太快，會(huì)引起失步或過沖 ? 改變脈沖分配相序就可改變電機(jī)轉(zhuǎn)向 ? 定子繞組所加電源是脈沖電流形式 ? 轉(zhuǎn)角精度較高，無積累誤差 (二 ) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類 ? 運(yùn)動(dòng)方式：旋轉(zhuǎn)式、直線式、平面式和滾切式； ? 力矩產(chǎn)生原理：反應(yīng)式、永磁式、永磁感應(yīng)式； ? 輸出力矩大?。核欧胶凸β适?。 ? 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：徑向式、軸向式和印刷繞組式； ? 相數(shù)：二相、三相、四相、五相、六相； ? 運(yùn)行頻率：高頻式和低頻式。 （三）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 1．反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ? 在結(jié)構(gòu)上分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分 ? 直徑方向相對(duì)兩個(gè)齒上定子繞組串聯(lián)起來，構(gòu)成一相控制繞組 ? 當(dāng)某相繞組通入激磁電流時(shí)，就在這對(duì)齒上形成 NS極 ? 根據(jù)電磁作用原理，這對(duì)定子和轉(zhuǎn)子的小齒一一對(duì)齊，而其他磁極下定子和轉(zhuǎn)子小齒分別錯(cuò)開一定角度。 ? 接著當(dāng)該相斷電 , 并讓相鄰繞組激磁后，通過磁場作用將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定角度，然后周而復(fù)始獲得一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn) 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)顯著特點(diǎn) ? 控制十分方便。 ? 氣隙小，約 30～ 50μm左右。 ? 轉(zhuǎn)子齒數(shù)較多，步距角小。 ? 勵(lì)磁電流大，效率較低。 ? 內(nèi)部阻尼較小，單步運(yùn)行振蕩較長。 ? 帶慣性負(fù)載能力差，高頻時(shí)易失步。 ? 斷電后無定位轉(zhuǎn)矩。 ? 系列： 110BF0 110BF0 130BF 150BF160BF5等。 2．永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ?永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子或定子的某一方具有永久磁鋼，另一方用軟磁材料制成。 ?例如某步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是由充過磁的永久磁鋼制成，定子由硅鋼片疊成，且有三對(duì)繞組 當(dāng)定子繞組中輪流連續(xù)通電后，建立的電磁場與永久磁鋼的恒定磁場相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋動(dòng)起來。 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn) ? 步距角大。由于一個(gè)圓周上所能形成的磁極數(shù)受到極弧尺寸的限制，不能太多，所以它的步距角不能太小。一般為 15186。、 、 30186。、 45186。、 90186。等。 ? 控制功率小，效率高。 ? 內(nèi)阻尼較大，單步振蕩時(shí)間短。 ? 斷電后具有一定的定位轉(zhuǎn)矩，這對(duì)需要鎖定的場合十分有用。 3．永磁反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ? 永磁反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩者的結(jié)合 ? 由于磁路內(nèi)含有永久磁鋼，從這一點(diǎn)上看像是永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ? 由于定子和轉(zhuǎn)子中含有軟磁材料，從這一點(diǎn)上看像是反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，所以通常也稱為混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ? 目前在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用得越來越多 永磁反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn) ? 控制功率小，效率高 ? 齒距角小 當(dāng)用于數(shù)控系統(tǒng)中時(shí)可減小脈沖當(dāng)量，從而提高系統(tǒng)精度 ? 運(yùn)行頻率高 (幾十 kHz) ? 在相同輸出轉(zhuǎn)矩情況下，外徑相對(duì)較小 ? 斷電后具有一定的鎖定力矩 ? 永磁易失磁，則會(huì)有振蕩點(diǎn)和失步區(qū) (三 ) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選擇 三、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控裝置的信號(hào)連接 ? 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控裝置的典型連接框圖 : 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)無位置反饋回路，連接比較簡單 ?某公司步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器與數(shù)控裝置之間信號(hào)接口電路： CP+/CP為脈沖控制信號(hào) DIR+/DIR為方向控制信號(hào) GAT+/GAT為使能控制信號(hào) RDY1/RDY2為驅(qū)動(dòng)輸出至數(shù)控裝置的報(bào)警信號(hào) (繼電器觸點(diǎn) ) ?三相細(xì)分驅(qū)動(dòng)通常還有二組撥碼開關(guān)用于選擇輸出相電流和電動(dòng)機(jī)的細(xì)分步數(shù)。 四、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制 (一 ) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路完成由弱電到強(qiáng)電的轉(zhuǎn)換和放大，也就是將邏輯電平信號(hào)變換成電動(dòng)機(jī)繞組所需的具有一定功率的電流脈沖信號(hào)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的主要要求： ? 能提供幅值足夠，前后沿較好的激磁電流； ? 本身功耗小，轉(zhuǎn)換效率高； ? 能穩(wěn)定可靠運(yùn)行、成本低且易維護(hù)。 ? 脈沖分配控制 脈沖分配控制用于控制步進(jìn)電機(jī)的通電運(yùn)行方式，其作用是將數(shù)控裝置送來的一系統(tǒng)指令脈沖按照一定的順序和分配方式處理，控制各相繞組的通電、斷電。 ? 驅(qū)動(dòng)放大電路 驅(qū)動(dòng)放大電路的功能是將環(huán)形分配器發(fā)出的TTL電平信號(hào)放大至幾安培到十幾安培的電流．送至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各繞組。 ?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要形式： ? 串電阻型基本驅(qū)動(dòng)電路； ? 高低電壓雙電源型驅(qū)動(dòng)電路； ? 單電源恒流斬波型驅(qū)動(dòng)電路； ? 高低壓雙電源恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路； ? 調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路； ? 細(xì)分控制驅(qū)動(dòng)電路。 (二 ) 脈沖分配 ? 脈沖分配環(huán)節(jié)完成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組中電流通斷順序控制 ? 在數(shù)控系統(tǒng)中，脈沖分配器是將插補(bǔ)輸出脈沖，按步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所要求的規(guī)律分配給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的各相輸入端，用以控制繞組中電流的開通和關(guān)斷。 ? 電動(dòng)機(jī)有正反轉(zhuǎn)要求，故脈沖分配器輸出是周期性的、可逆的，因此，也可稱之為環(huán)形分配器。 ? 采用專用集成芯片進(jìn)行環(huán)分，如上海無線電十四廠生產(chǎn)的 CH250 就是為三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的環(huán)配芯片，采用CMOS工藝集成，可靠性高，見右圖 ? 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的初始勵(lì)磁狀態(tài)為 A