数控机床在制造业具有重要作用,当前数控机床的数控系统驱动元件主要包含开环步进电机,直流伺服电机,交流伺服电机。控制系统的工作方式主要有开环,半闭环和全闭环。
深圳锐特机电技术有限公司提供的步进光栅闭环方案,在开环步进电机基础上,将位置检测单元直接安装在工作台上,将工作台的位移信息反馈至控制器,构成全闭环控制系统,具有开环传动和闭环传动的主要性能,克服了开环和半闭环传动的一些缺点,提高了控制精度和运行速度,与伺服电机相比,大幅度地降低了造价,具有广泛应用前景。
数控机床的数控系统主要分为三种:
1、 以步进电机作为驱动元件的开环控制系统:这是步进电机最常见的工作方式。
2、 以伺服电机作为驱动元件,位置检测单元安放在电机轴后端的半闭环控制系统。此处的伺服电机通常包含直流伺服电机,永磁同步电机,直流无刷电机。
近年存在给步进电机增加位置反馈单元,构成步进伺服电机,可以提高步进电机的运行速度,提高步进电机的过载能力,提高步进电机的定位精度。近年来这一方案得到广泛推广应用。
这些伺服电机的工作方式,都只是对电机的本体构成闭环,无法消除经过各种传动机构后的负载误差。
3、 以伺服电机作为驱动元件,伺服电机使用本身的位置反馈作为速度环,或者位置环。此外在负载工作台上单元安放位置检测单元,将负载的位置信息传入控制系统,构成全闭环控制系统。在许多精密传动应用场合,需要保证工件的定位精度,需要采用全闭环的方式。
上述三种控制系统的优缺点比较:
1、 步进开环控制系统
优点:
控制简单,价格低廉,是目前的主要应用方法
缺点:
运动速度较低,存在失步的风险
控制精度较低,取决于步进电机的步距角及驱动器的细分控制精度
2、 伺服半闭环控制系统
优点:
对伺服电机进行了闭环控制,传递力矩大,速度快,控制精度较高,目前中端的数控系统上使用广泛。
缺点:
不能对丝杠,皮带等传动的误差进行闭环控制,因而精度上受到一定的影响。
3、 伺服全闭环控制系统
优点:
对目标位置进行全闭环控制,控制精度高
缺点:
控制复杂,成本高,调试复杂。
深圳锐特机电技术有限公司提供的步进全闭环解决方案,利用步进电机作为驱动本体,将位置检测单元安放在工作台上,构成步进电机全闭环控制系统,具有成本低,精度高的有点。
下面是其工作原理:
此方案的再普通的步进电机基础上,与光栅配合,实现了全闭环控制。
优点:
- 精度高,光栅决定了系统的精度
- 价格低,与伺服差距巨大
- 能够利用步进电机大力矩的特性,减少停止时的抖动
缺点:
- 刚性较低,因为存在堵转的风险
- 步进的运行速度较低,整个系统通常在600RPM左右
深圳锐特机电技术有限公司提供丰富的步进全闭环解决方案:
基于EtherCAT总线技术的步进全闭环产品:ECT60-GS
脉冲指令型的全闭环产品:T60-GS