模塊四進(jìn)給伺服系統(tǒng)

1、 2005 GDGM 機(jī)電數(shù)控機(jī)床與編程模塊模塊四四 進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20052單元一 伺服電機(jī)及其調(diào)速單元二 位置檢測(cè)裝置單元三 典型進(jìn)給伺服系統(tǒng)單元四 伺服系統(tǒng)的特性對(duì)加工精度的影響模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20053單元一 步進(jìn)電機(jī)及其調(diào)速一、步進(jìn)電機(jī)二、直流伺服電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)三、交流伺服電機(jī)及其調(diào)速Exit模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20054單元一 步進(jìn)電機(jī)及其調(diào)速一、步進(jìn)電機(jī)Exit相相相各相定子齒轉(zhuǎn)子齒展開(kāi)順時(shí)針?lè)较驁D4-1 徑向分相式反應(yīng)步進(jìn)電機(jī) 磁路 定

2、子 轉(zhuǎn)子繞組 機(jī)殼 端蓋端板圖4-2 軸向分相反映式步進(jìn)電機(jī) 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20055二、直流伺服電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)Exit單元一 步進(jìn)電機(jī)及其調(diào)速1、直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理與調(diào)速2、大慣量直流伺服電機(jī)3、直流伺服電機(jī)的可控硅調(diào)速系統(tǒng)4、晶體管脈沖調(diào)寬（PWM）調(diào)速系統(tǒng)模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20056二、直流伺服電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)Exit磁極電樞導(dǎo)體電刷換向片磁極RfIfRaIauuf圖4-3 直流伺服電機(jī) 圖4-4 他激直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖 單元一 步進(jìn)電機(jī)及其調(diào)速1、直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理與調(diào)速模塊四：進(jìn)給伺服系

3、統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20057二、直流伺服電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)Exit單元一 步進(jìn)電機(jī)及其調(diào)速3、直流伺服電機(jī)的可控硅調(diào)速系統(tǒng)STLTUpUGUi-+UiUkDCTG+-圖4-5 可控硅（晶閘管）直流調(diào)速系統(tǒng) 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20058二、直流伺服電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)Exit單元一 步進(jìn)電機(jī)及其調(diào)速4、晶體管脈沖調(diào)寬（PWM）調(diào)速系統(tǒng)Up+-UGSTLTTGDCUiUi-+UcCUPWMUTUT速度控制器電流控制器圖4-6 直流伺服電機(jī)的脈沖調(diào)寬調(diào)速系統(tǒng) 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20059單元一 步進(jìn)電機(jī)及其調(diào)速

4、三、交流伺服電機(jī)及其調(diào)速Exit1、交流伺服電機(jī)的分類(lèi)和特點(diǎn)2、永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)a）結(jié)構(gòu)b）工作原理轉(zhuǎn)軸軸 向通風(fēng)孔永久磁鐵定子出線(xiàn)盒脈 沖編碼器定子三相繞組壓板轉(zhuǎn)子定子SSNSNNNSSSSNNNNSnsn(=ns)ns(a) 永磁同步電動(dòng)機(jī)橫剖面圖 (b) 永磁同步電動(dòng)機(jī)縱剖面圖 圖4-7 永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 圖4-8 永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200510單元二 位置檢測(cè)裝置Exit一、位置檢測(cè)裝置的要求與分類(lèi)二、旋轉(zhuǎn)變壓器三、感應(yīng)同步器四、光柵五、磁尺六、脈沖編碼器模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 20

5、0511單元二 位置檢測(cè)裝置Exit一、位置檢測(cè)裝置的要求與分類(lèi)1、位置檢測(cè)裝置的要求2、位置檢測(cè)裝置的分類(lèi)a）增量式和絕對(duì)式測(cè)量b）數(shù)字式和模擬式測(cè)量c）直接和間接測(cè)量3、常見(jiàn)的位置檢測(cè)裝置類(lèi)型增量式絕對(duì)式 回轉(zhuǎn)型 脈沖編碼器 旋轉(zhuǎn)變壓器 圓感應(yīng)同步器 圓光柵 圓磁柵多速旋轉(zhuǎn)變壓器 絕對(duì)脈沖編碼器 3速圓感應(yīng)同步器 直線(xiàn)型 直線(xiàn)感應(yīng)同步器 計(jì)量光柵 磁尺激光干涉儀3速感應(yīng)同步器 絕對(duì)值式磁尺模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200512單元二 位置檢測(cè)裝置Exit二、旋轉(zhuǎn)變壓器1、旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理Um(a)線(xiàn)圈位置圖(b)波形圖21112定子轉(zhuǎn)子U1=UmsintU

6、1=UmsintU1=Umsint=02=0 E2=0=2=k1sinE2=nUmsintsin=902=k1E2=nUmsint輸出激磁U1E2tt圖4-9 旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 1、2 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200513單元二 位置檢測(cè)裝置Exit二、旋轉(zhuǎn)變壓器2、旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用a）鑒相工作方式b）鑒幅工作方式U=kUssin機(jī)+kUccos機(jī)=kUmcos(t-機(jī)) U=kUssin機(jī)+kUccos機(jī) =kUmsint(sin電sin機(jī)+cos電Uccos機(jī)) =kUmcos(電-機(jī)) sint 1、2 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電G

7、DGM 200514單元二 位置檢測(cè)裝置Exit三、感應(yīng)同步器滑尺(m+1/2)22定 尺滑尺定 尺a點(diǎn)b點(diǎn)c點(diǎn)d點(diǎn)e點(diǎn)節(jié) 距感應(yīng)電壓abcde感應(yīng)電壓移 動(dòng) 距 離圖4-10 直線(xiàn)式感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)原理 圖4-11 感應(yīng)同步器的工作原理 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200515單元二 位置檢測(cè)裝置Exit四、光柵驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路光源透鏡標(biāo)尺光柵光敏元件指示光柵圖4-12 光柵位置檢測(cè)裝置 燈泡透鏡指示光尺標(biāo)尺光柵光電元件讀數(shù)頭W位移S位移S位移S位移S脈沖輸出整形輸出光電元件輸出光通量變化圖4-13 透射直線(xiàn)式光柵原理圖 Wba節(jié) 距 W指 示 光 柵 G2標(biāo) 尺 光 柵

8、 G1明明暗暗WW圖4-14 莫爾條紋式光柵 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200516單元二 位置檢測(cè)裝置Exit五、磁尺磁性標(biāo)尺連接電纜磁頭數(shù)字顯示伺服系統(tǒng)檢測(cè)電路圖4-15 磁尺結(jié)構(gòu)與工作原理 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200517單元二 位置檢測(cè)裝置Exit六、脈沖編碼器tiBA節(jié)距P OBA光敏元件電路板圓光柵軸連接法蘭指示光柵光源圖4-16 光電式脈沖編碼器的結(jié)構(gòu) 圖4-17 脈沖編碼器輸出波形 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200518單元三 典型進(jìn)給伺服系統(tǒng)一、開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)二、脈沖比較進(jìn)給伺服

9、系統(tǒng)三、全數(shù)字進(jìn)給伺服系統(tǒng)Exit模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200519單元三 典型進(jìn)給伺服系統(tǒng)一、開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)Exit(b)(a)ZkZw步 進(jìn) 電 機(jī) Z1Z2t tZ2Z1步 進(jìn) 電 機(jī) 圖4-18 步進(jìn)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的傳動(dòng) 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200520單元三 典型進(jìn)給伺服系統(tǒng)二、脈沖比較進(jìn)給伺服系統(tǒng)Exit比較環(huán)節(jié)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器伺服放大器伺服電機(jī)工作臺(tái)位置檢測(cè)器光電編碼器脈沖處理F指令脈沖反饋脈沖位置信息Pt圖4-19 脈沖比較伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200521單元三

10、 典型進(jìn)給伺服系統(tǒng)三、全數(shù)字進(jìn)給伺服系統(tǒng)Exit位移運(yùn)算速度運(yùn)算TOOA/DA，B，Z電流檢測(cè)電流控制速度控制位置控制外部聯(lián)系TOO整形、倍率辨向、零位PGD.C.PWM功率放大器PWM專(zhuān)用LSI數(shù)字運(yùn)算數(shù)字運(yùn)算共用RAM共用RAM數(shù)字運(yùn)算圖4-20 全數(shù)字進(jìn)給伺服系統(tǒng) 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200522單元四 伺服系統(tǒng)的特性對(duì)加工精度的影響一、速度誤差對(duì)加工精度的影響二、伺服系統(tǒng)的相應(yīng)特性對(duì)加工拐角的影響Exit1、速度誤差對(duì)單坐標(biāo)直線(xiàn)加工的影響2、速度誤差對(duì)加工直線(xiàn)輪廓的影響3、速度誤差對(duì)加工圓弧輪廓的影響模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GD

11、GM 200523單元四 伺服系統(tǒng)的特性對(duì)加工精度的影響一、速度誤差對(duì)加工精度的影響Exit1、速度誤差對(duì)單坐標(biāo)直線(xiàn)加工的影響Ks1/Sxe(s)xe(s)xo(s)OOf0fAtptptttp圖4-21 伺服系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖 圖4-22 位置指令跟蹤誤差 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200524單元四 伺服系統(tǒng)的特性對(duì)加工精度的影響一、速度誤差對(duì)加工精度的影響Exit2、速度誤差對(duì)加工直線(xiàn)輪廓的影響OexA(x,y)eyA(x-ex,y-ey)vyy=kx+bvx圖4-23 速度誤差對(duì)直線(xiàn)加工的影響 模塊四：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 2005 GDGM 機(jī)電GDGM 200525單元四 伺服系統(tǒng)的特性對(duì)加工精度的影響一、速度誤差對(duì)加工精度的影響Exit3、速度誤差對(duì)