主轴伺服系统作用伺服系统浅析的分类、结构组成与技术要求

  一般用于轻载负载变化不大或经济型数控机床上。易于控制,告诉扭矩小。开环伺服系统的结构简单,但精度差,低速不平稳,

  闭环伺服系统是误差控制随动随动系统。数控机床进给系统的误差,是CNC输出的位置指令和机床工作台(或刀架)实际位置的差值。闭环系统运动执行元件不能反映运动的位置,因此需要有位置检测装置。该装置测出实际位移量或者实际所处的位置,并将测量值反馈给CNC装置,与指令进行比较,求得误差,依次构成闭环位置控制。

  开环伺服系统即无位置反馈的系统,其驱动元件主要是功率步进电机或液压脉冲马达。这两种驱动元件的工作原理的实质是数字脉冲到角度位移的变换,它不用位置检测元件实现定位,而是靠驱动装置本身,转过的角度正比与指令脉冲的个数;运动速度由进给脉冲的频率决定。

  许多机电一体化产品(如数控机床、工业机器人等),需要对输出量进行跟踪控制,因而伺服系统是机电一体化产品的一个重要组成部分,而且往往是实现某些产品目的功能的主体。伺服系统中离不开机械技术和电子技术的综合运用,其功能是通过机电结合才得以实现的,因此,伺服系统本身就是一个典型的机电一体化系统。

  位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上,而是中间经过机械传动部件的位置转换,称为间接测量。亦即坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外,在环外的传动误差没有得到系统的补偿,因而这种伺服系统的精度低于闭环系统。

  系统,亦称随动系统,是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作,从而获得精确的位置、速度或力输出的自动控制系统。大多数需不断检测在各种扰动作用下被控对象输出量的变化,与指令值进行比较,并用两者的偏差值对系统进行自动调节,以消除偏差,使被控对象输出量始终跟踪输入的指令值。

  伺服系统是根据输入的指令值与输出的物理量之间的偏差进行动作控制的。因此伺服系统的工作过程是一个偏差不断产生,又不断消除的动态过渡过程。

  伺服控制的实例随处可见,如工人操作机床进行加工时,必须用眼睛始终观察加工过程的进行情况,通过大脑对来自眼睛的反馈信息进行处理,决定下一步如何操作,然后通过手摇动手轮,驱动工作台上的工件或刀具来执行大脑的决策,消除加工过程中出现的偏差,最终加工出符合要求的工件。在这个例子中,检测、反馈与控制等功能是通过人来实现的,而在伺服系统中,这些功能都要通过传感器、控制及信息处理装置等来加以实现。如数控机床的伺服系统中,位置检测传感器、数控装置和伺服电动机分别取代了人的眼睛、大脑和手的功能。

  由于闭环伺服系统是反馈控制,反馈测量装置精度很高,所以系统传动链的误差,环内各元件的误差以及运动中造成的误差都可以得到补偿,从而大大提高了跟随精度和定位精度。

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