伺服电机、步进电机、丝杠、导轨的计算选择.doc

伺服电机、步进电机、丝杠、导轨的计算选择.doc

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1、.伺服电机的选择伺服电机:伺服主要靠脉冲来定位,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;可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。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(线数)。闭环半闭环:格兰达的设备用伺服电机都是半闭环,只是编码器发出多少个脉冲,无法进行反馈值和目标值的比较;如是闭环则使用光栅尺进行反馈。开环步进电机:则没有记忆发出多少个脉冲。

2、伺服:速度控制、位置控制、力矩控制增量式伺服电机:是没有记忆功能,下次开始是从零开始;绝对值伺服电机:具有记忆功能,下次开始是从上次停止位置开始。伺服电机额定速度3000rpm,最大速度5000rpm;加速度一般设0.05~~0.5s计算内容:1.负载(有效)转矩T<伺服电机T的额定转矩2.负载惯量J/伺服电机惯量J<10(5倍以下为好)3.加、减速期间伺服电机要求的转矩<伺服电机的最大转矩4.最大转速<电机额定转速伺服电机:编码器分辨率2500puls/圈;则控制器发出2500个脉冲,电机转一圈。1.确定机构部。另确定各种机构零件(丝杠的长度、导程和带

3、轮直径等)细节。典型机构:滚珠丝杠机构、皮带传动机构、齿轮齿条机构等2.确定运转模式。(加减速时间、匀速时间、停止时间、循环时间、移动距离)运转模式对电机的容量选择影响很大,加减速时间、停止时间尽量取大,就可以选择小容量电机3.计算负载惯量J和惯量比(xkg.)。根据结构形式计算惯量比。负载惯量J/伺服电机惯量J<10单位(xkg.)计算负载惯量后预选电机,计算惯量比4.计算转速N【r/min】。根据移动距离、加速时间ta、减速时间td、匀速时间tb计算电机转速。计算最高速度VmaxxtaxVmax+tbxVmax+xtdxVmax=移动距离则得Vmax

4、=0.334m/s(假设)则最高转速:要转换成N【r/min】,1)丝杆转1圈的导程为Ph=0.02m(假设)最高转速Vmax=0.334m/s(假设N=Vmax/Ph=0.334/0.02=16.7(r/s)=16.7x60=1002(r/min)<3000(电机额定转速)2)带轮转1全周长=0.157m(假设)最高转速Vmax=1.111(m/s)N=Vmax/Ph=1.111/0.157=7.08(r/s)=7.08x60=428.8(r/min)<3000(电机额定转速)5.计算转矩T【N.m】。根据负载惯量、加减速时间、匀速时间计算电机转矩。计

5、算移动转矩、加速转矩、减速转矩确认最大转矩:加减速时转矩最大<电机最大转矩确认有效转矩:有效(负载)转矩<电机额定转矩6.选择电机。选择能满足3~5项条件的电机。1.转矩[N.m]:1)峰值转矩:运转过程中(主要是加减速)电机所需要的最大转矩;为电机最大转矩的80%以下。2)移动转矩、停止时的保持转矩:电机长时间运行所需转矩;为电机额定转矩的80%以下。3)有效转矩:运转、停止全过程所需转矩的平方平均值的单位时间数值;为电机额定转矩的80%以下。..Ta:加速转矩ta:加速时间Tf:移动转矩tb:匀速时间Td:减速转矩td:减速时间tc:循环时间2.转速

6、:最高转速运转时电机的最高转速:大致为额定转速以下;(最高转速时需要注意转矩和温度的上升)3.惯量:保持某种状态所需要的力步进电机步进电机:是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。1.步进电机的最大速度600~~~1200rpm加速度一般设0.1s~~~1s1.确定驱动机械结构2.确定运动曲线3.计算负荷转矩4.计算负荷惯量5.计算启动转矩6.计算必须转矩7.电机选型8.选型电机验算9.选型完成选定电机:

7、1.负载惯量J/伺服电机惯量J<10(5倍以下为好)2.在起动脉冲速度f1时,起动转矩>负载转矩T3.在最大脉冲速度f0时,离开转矩(是不是必须转矩)>负载转矩T步进选型计算见(KINCO步进选型中12页的例题)伺服选型计算见(松下伺服选型计算伺服电机选型方法)1千克·米(kg·m)=9.8牛顿·米(N·m)。脉冲当量(即运动精度)&=<0.05(0.05为重复定位精度)200为两相步进电机的脉冲数m为细分数200=360/1.8i减速比1/xC电机转一圈的周长无减速比电机转一圈丝杠走一个导程电机转速(r/s)V=P为脉冲频率例:已知齿轮减速器的传动比为

8、1/16,步进电机步距角为1.5°,细分数为4细分,滚珠丝杠的基本导程为4mm。

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