伺服的基础知识及简单应用.ppt

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1、第一章什么是伺服1.1伺服的作用位置控制速度控制转矩控制可正确地移动到指定位置，或停止在指定位置。位置精度有的已可达到微米（μm：千分之一毫米）以内，还能进行频繁的起动、停止。目标速度变化时，也可快速响应。即使负载变化，也可最大限度地缩小与目标速度的差异。能实现在宽广的速度范围内连续运行。即使负载变化，也可根据指定转矩正确运行。※转矩是使转轴旋转的“力”。未了实现既灵敏又高精度的动作，始终确认自己的动作状态，避免与指令发生偏差而不断进行反馈(feedback），这就是伺服机构的特点。如何进行控制以缩小指令信号

2、与反馈信号之差至关重要。JIS中“伺服机构”的定义：“以物体的位置、方位、姿势等作为控制量，为跟踪目标的任何变化而构建的控制系统”伺服机构大致由下列各部分组成。指令部发出动作的指令信号。控制部使电机等按照指令运行。驱动，检测部驱动控制对象，对其运行状态进行检测。实际的机构虽然也有液压式和气压式的，但最近广泛使用维护性能优良的电气式伺服机构。电气式伺服机构中尤其与FA相关的精密控制中，经常使用AC伺服系统。而且，伺服电机常带有可检测旋转角度、速度和方向的编码器，它可将检测信息反馈给伺服放大器（控制部）。指令部1控

3、制部2驱动，检测部3控制器伺服放大器伺服电机指令信号供给电能第一章什么是伺服1.1.1伺服的作用普通的伺服电机有SM（同步）型AC伺服电机、IM（感应）型AC伺服电机和DC伺服电机3种。与FA相关的伺服电机,尤其是需求量大的中、小容量,由于下列原因通常说到伺服一般都是指SM型AC伺服电机。第一章什么是伺服1.1.2伺服电机的种类无需维护DC伺服电机的整流电刷需要进行维护、检查。环境性能因DC伺服电机会产生电刷粉末，故不能用于有洁净要求的环境。停电时的发电制动IM型AC伺服电机由于没有永久磁铁，停电时不能发电制动。

4、第一章什么是伺服1.1.2伺服电机的种类种类结构特点优点缺点SM（同步）型AC伺服电机无需维护。环境适应能力强。可输出大转矩。停电时可进行发电制动。小型、轻量。功率变化率大。伺服放大器比DC电机用的略微复杂。电机与伺服放大器必须一对一使用。永久磁铁的磁力可能会逐渐减弱。IM（感应）型AC伺服电机无需维护。环境适应能力强。可输出高速、大转矩。大容量机型效率高。小容量机型的低效率伺服放大器比DC电机用的略微复杂。停电时不能发电制动。特性随温度而波动。DC伺服电机伺服放大器结构简单。停电时可进行发电制动。小容量

5、机型价格低必须对整流子部位进行维护和定期检查。因DC伺服电机会产生电刷粉末，故不能用于有洁净要求的环境。因电刷的缘故，不适于高速、大转矩用途。永久磁铁的磁力可能会逐渐减弱。＜增量编码器与绝对编码器＞最新的伺服电机多采用停电后无需进行原点复归的绝对编码器。绝对编码器中有检测电机旋转1圈内所处位置的绝对位置检测部和计算旋转了几圈的多圈检测部。为了防止多圈检测数据在停电时丢失，由电池维持数据。下图为光学式编码器的原理说明。最近，各公司已对分辨率极高（也有超过100万［脉冲/转］）的编码器实现了产品化。通常，光学式编

6、码器用于追求小型化或高分辨率等特性的应用领域，在特别追求耐环境性能（耐污染性能强等）的应用领域，有时也使用磁力式编码器。第一章什么是伺服1.1.3编码器的种类项目增量编码器（IncrementalEncoder）绝对编码器（AbsoluteEncoder）输出内容输出相对值。针对旋转角的变化量输出脉冲。输出绝对值。输出旋转角度的绝对值。停止时的应对接通电源时需要原点复归动作。接通电源时无需原点复归动作。价格结构较简单，价格低。结构较复杂，价格高。结构补充说明该装置的旋转圆盘上设有很多光学槽，使发光二极管的光通过固

7、定槽，再利用光电二极管检测该光束，并将槽的位置转换为电信号。在电机轴上安装绝对编码器，即可随时检测电机轴的固定位置。由于不需要脉冲计数，故接通电源时无需原点复归动作。由于具有通用性，伺服机构的应用领域非常广泛。譬如，计算机的DVD驱动器、HD驱动器、复印机的送纸机构、数码摄像机的录像带传送机构等，从与生活密切相关的领域到飞机的控制机构、天文望远镜的驱动机构等，更不用说工业领域，伺服无处不在。下面以FA领域为对象，列举部分AC伺服的应用示例。80年代出现的AC伺服通过在数控（NC）和机器人领域中的应用实绩，脱颖而出

8、一举成为FA相关的变速驱动器的主角。到了90年代，由于逐渐从液压式过渡到电动式扩大了市场范围，AC伺服的应用领域更加广泛了。最近，随着移动通信等信息技术（IT）的进步，与半导体制造、电子零件组装、液晶产品等相关领域的实际应用取得了飞跃性的增长。搬运设备卷材设备食品设备半导体设备注塑成型机设备电子零件组装设备第一章什么是伺服1.2伺服的应用示例在工业高度发达、自动化不断进步