开平机组生产线伺服系统及伺服电机的发展

　　一、伺服系统及伺服电机的发展现状

　　目前国内占主要地位的开平机组伺服进给系统，主要是 交流伺服进给系统，此外还有直线伺服进给系统。

　　1、交流伺服进给系统的类型

　　交流伺服进给系统，主要采用的是 永磁同步交流伺服进给系统，有3种类型：模拟形式，数字形式和软件形式。

　　模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现。

　　数字伺服可实现一机多用，如做速度、力矩、位置控制。可接收模拟指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好。具有较丰富的自诊断、警报功能。

　　软件伺服是 基于微处理器的全数字伺服系统。其将各种控制方式和不同规格、功率的伺服电机的监控程序以软件实现。使用时可由用户设定代码与相关的数据，即自动进入工作状态。配有数字接口，改变工作方式、   换电动机规格时，只需重设代码即可，故也称伺服。

　　2、交流伺服技术的发展

　　交流伺服已占据了开平机组进给伺服的主导地位，并随着的发展而不断完善，具体体现在3个方面：(1)系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块普及与应用；(2)基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将   控制算法的应用；(3)网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。

　　3、直线伺服系统的特点

　　直线伺服系统，采用的是 一种直接驱动方式(DirectDrive)，与传统的旋转传动方式相比，特点是 取消了电动机到工作台间的   机械中间传动环节，即把开平机组进给传动链的长度缩短为零。这种“零传动”方式，带来了旋转驱动方式无法达到的性能指标，如加速度可达3g以上，为传统驱动装置的10~20倍，进给速度是 传统的4~5倍。从电动机的工作原理来讲，直线电动机有直流、交流、步进、永磁、电磁、同步和异步等多种方式；而从结构来讲，又有动圈式、动铁式、平板型和圆筒型等形式。目前应用到开平机组生产线上的，主要有高频响小行程直线电动机，与大推力长行程直线电动机两类。

　　二、伺服系统及伺服电机的发展趋势

　　1、伺服系统的发展方向

　　随着生产力的不断发展，伺服系统向着集成化、智能化和网络化的方向发展。

　　(1)集成化。使用单一，多功能的控制单元，通过软件的设置实现位置控制和速度控制功能。可以使用本身配置的反馈单元构成半闭环或是 通过外部接口构成的全闭环控制系统。

　　(2)智能化。伺服器控制模式的智能化，如在内部预先编程实现某种运动轨迹，控制本站点周边的IO接口，内带主从跟随模式调整，电子凸轮等。

　　(3)网络化。伺服器间实现网络化发布式控制。伺服器实现模块化的可重构，节省成本。

　　2、直线电动机直接驱动的主要优点

　　未来的伺服电动机的发展比较有代表性的例子，是 直接驱动直线伺服电动机，开平设备进给系统采用的直线电动机直接驱动，与原旋转电动机驱动方式的区别，是 取消了从电动机到工作台之间的   机械中间传动环节。

　　直线电动机直接驱动的主要优点有：

　　(1)高速响应性。丝杠等机械传动机构的取消，使整个闭环伺服系统的动态响应性能提高。直线电动机用于开平机组进给的驱动中，速切削的进给速度可达120~250m/min，加速度可达到2~10g。

　　(2)性。机械传动链的取消，了机械速度变换机构所带来的一些不良影响，如摩擦、机械后冲、弹性变形等对系统伺服性能的影响。同时实现了伺服系统全闭环控制，可提高开平机组的定位精度。

　　(3)行程长度不受限制。在导轨上通过串联直线电动机的定子，就可   延长转子的行程长度。

　　在   上，直线电动机直接驱动研究发展迅猛，许多发达   及大公司都投入了很大的精力从事研究，并进行应用产品。已有直线电动机的系列产品，并应用于相应开平机组，走向了市场。