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工控人家園 綜合討論 如何快速伺服電機(jī)選型

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樓主發(fā)表于: 2018-04-27 10:35

只看樓主 | 小中大

上次，我們討論了如何簡(jiǎn)單快速調(diào)試伺服電機(jī)，今天，我們探討伺服電機(jī)如何選型。上面是XY直角坐標(biāo)機(jī)械手，由絲桿作為傳動(dòng)部件。我們知道驅(qū)動(dòng)模組運(yùn)動(dòng)可以是步進(jìn)電機(jī)，也可以是伺服電機(jī)，但是對(duì)于我們?cè)O(shè)備制造商，我們不僅要考慮功能實(shí)現(xiàn)，而且還要考慮設(shè)備集成的成本，伺服電機(jī)要比步進(jìn)電機(jī)的價(jià)格要高很多，所以，對(duì)于上面驅(qū)動(dòng)電機(jī)，選用什么電機(jī)非常有必要。

是選用步進(jìn)電機(jī)還是伺服電機(jī)呢？
選用那種電機(jī)，我們主要從這三方面考慮

1、轉(zhuǎn)速

步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速一般在600-1000轉(zhuǎn)/分

伺服電機(jī)3000-5000轉(zhuǎn)/分

2、扭矩

步進(jìn)電機(jī)V/F曲線

伺服電機(jī)V/F曲線

從上面曲線我們可以看出隨著步進(jìn)電機(jī)速度增大扭矩在減小（額定轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘），而伺服電機(jī)（額定轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘）是恒扭矩，除非超過(guò)伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩才會(huì)逐漸減小。

3、精度

我們知道步進(jìn)電機(jī)的精度以步距角來(lái)衡量，市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度（三相電機(jī)）德國(guó)百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°。我們以步距角為0.036°的步進(jìn)電機(jī)為例。

0.036=360/10000

假設(shè)給這個(gè)步進(jìn)電機(jī)后端加上編碼器，那么公式相當(dāng)于電機(jī)轉(zhuǎn)一圈編碼器發(fā)出10000個(gè)脈沖，編碼器分辨率是10000。

伺服電機(jī)的精度是電機(jī)后端的編碼器分辨率來(lái)衡量的，現(xiàn)在伺服編碼器分辨率達(dá)到2的23次方，可見(jiàn)伺服電機(jī)的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比步進(jìn)電機(jī)精度高。

至于選步進(jìn)電機(jī)還是伺服電機(jī)，我們依據(jù)上面選擇條件就可以選定電機(jī)品種了，如果選用伺服電機(jī)，那么我們?nèi)绾未_定伺服電機(jī)的選型和參數(shù)呢？

選定伺服電機(jī)，我們依據(jù)這三個(gè)因素：

轉(zhuǎn)速：

N：電機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） V：物體移動(dòng)速度（m/min） PB:絲桿導(dǎo)程(mm)

轉(zhuǎn)速選擇標(biāo)準(zhǔn)：N小于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的0.8倍

轉(zhuǎn)矩：

T總：驅(qū)動(dòng)總轉(zhuǎn)矩 T負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T慣量：慣量轉(zhuǎn)矩 F：負(fù)載推理也就是摩擦系數(shù)乘以負(fù)載重力 PB：絲桿導(dǎo)程 J總：系統(tǒng)總慣量 β :角加速度 J負(fù)載：負(fù)載的慣量 J聯(lián)軸節(jié)：聯(lián)軸節(jié)的慣量 J絲桿：絲桿的慣量 M：負(fù)載重量 D：直徑 N：轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)矩選擇標(biāo)準(zhǔn)：T總小于電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的0.8倍

精度

我們以上銀絲桿為例，來(lái)看看伺服電機(jī)和絲桿選配

以精度等級(jí)為C6的絲桿為例，現(xiàn)不考慮負(fù)載大小、加減速度和減速比。C6重復(fù)定位精度是0.023mm，導(dǎo)程是5mm ，那么伺服電機(jī)編碼器分辨率要大于（5/0.023）理論上可以滿足定位需求。但是在實(shí)際，不管是速度，扭矩，還是精度選擇是要留些余地。

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