三菱伺服電(diàn)机负载转矩选择
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一、进给驱动伺服電(diàn)机的选择
1.原则上应该根据负载条件来选择伺服電(diàn)机。在電(diàn)机轴上所有(yǒu)的负载有(yǒu)两种,即阻尼转矩和惯量负载。这两种负载都要正确地计算,其值应满足下列条件:
1)当机床作空载运行时,在整个速度范围内,加在伺服電(diàn)机轴上的负载转矩应在電(diàn)机连续额定转矩范围内,即应在转矩速度特性曲線(xiàn)的连续工作區(qū)。
2最大负载转矩,加载周期以及过载时间都在提供的特性曲線(xiàn)的准许范围以内。 3電(diàn)机在加速/减速过程中的转矩应在加减速區(qū)(或间断工作區(qū))之内。
4对要求频繁起,制动以及周期性变化的负载,必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。并应小(xiǎo)于電(diàn)机的连续额定转矩。
5加在電(diàn)机轴上的负载惯量大小(xiǎo)对電(diàn)机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。通常,当负载小(xiǎo)于電(diàn)机转子惯量时,上述影响不大。但当负载惯量达到甚至超过转子惯量的5倍时,会使灵敏度和响应时间受到很(hěn)大的影响。甚至会使伺服放大器不能(néng)在正常调节范围内工作。所以对这类惯量应避免使用(yòng)。
推荐对伺服電(diàn)机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下:
Jl<5×Jm
1、负载转矩的计算
负载转矩的计算方法加到伺服電(diàn)机轴上的负载转矩计算公式,因机械而异。但不论何种机械,都应计算出折算到電(diàn)机轴上的负载转矩。
通常,折算到伺服電(diàn)机轴上的负载转矩可(kě)由下列公式计算:
Tl=(F*L/2πμ)+T0
式中:Tl折算到電(diàn)机轴上的负载转矩(N.M);
F:轴向移动工作台时所需要的力;
L:電(diàn)机轴每转的机械位移量(M);
To:滚珠丝杠螺母,轴承部分(fēn)摩擦转矩折算到伺服電(diàn)机轴上的值(N.M);
Μ:驱动系统的效率
F:取决于工作台的重量,摩擦系数,水平或垂直方向的切削力,是否使用(yòng)了平衡块(用(yòng)在垂直轴)。
Μ:摩擦系数;
Fc:切削力的反作用(yòng)力;
Fg:用(yòng)镶条固紧力;
Fcf:由于切削力靠在滑块表面作用(yòng)在工作台上的力(kg)即工作台压向导轨的正向压力。 计算转矩时下列几点应特别注意:
(a)由于镶条产生的摩擦转矩必须充分(fēn)地考虑。通常,仅仅从滑块的重量和摩擦系数来计算的转矩很(hěn)小(xiǎo)的。请特别注意由于镶条加紧以及滑块表面的精度误差所产生的力矩。
(b)由于轴承,螺母的预加载,以及丝杠的预紧力滚珠接触面的摩擦等所产生的转矩均不能(néng)忽略。尤其是小(xiǎo)型轻重量的设备。这样的转矩回应影响整个转矩。所以要特别注意。
(c)切削力的反作用(yòng)力会使工作台的摩擦增加,以此承受切削反作用(yòng)力的点与承受驱动力的点通常是分(fēn)离的。如图所示,在承受大的切削反作用(yòng)力的瞬间,滑块表面的负载也增加。当计算切削期间的转矩时,由于这一载荷而引起的摩擦转矩的增加应给予考虑。
(d)摩擦转矩受进给速率的影响很(hěn)大,必须研究测量因速度工作台支撑物(wù)(滑块,滚珠,压力),滑块表面材料及润滑条件的改变而引起的摩擦的变化。已得出正确的数值。
(e)通常,即使在同一台的机械上,随调整条件,周围温度,或润滑条件等因素而变化。当计算负载转矩时,请尽量借助测量同种机械上而积累的参数,来得到正确的数据。
2.负载惯量的计算。
由電(diàn)机驱动的所有(yǒu)运动部件,无论旋转运动的部件,还是直線(xiàn)运动的部件,都成為(wèi)電(diàn)机的负载惯量。電(diàn)机轴上的负载总惯量可(kě)以通过计算各个被驱动的部件的惯量,并按一定的规律将其相加得到。
1)圆柱體(tǐ)惯量 如滚珠丝杠,齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可(kě)按下面公式计算: J=(πγ/32)*D4L(kg cm2) 如机构為(wèi)钢材,则可(kě)按下面公式计算: J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2) 式中: γ材料的密度(kg/cm2) D圆柱體(tǐ)的直经(cm) L圆柱體(tǐ)的長(cháng)度(cm)
2)轴向移动物(wù)體(tǐ)的惯量工件,工作台等轴向移动物(wù)體(tǐ)的惯量,可(kě)由下面公式得出: J=W*(L/2π)2 (kg cm2) 式中: W直線(xiàn)移动物(wù)體(tǐ)的重量(kg) L電(diàn)机每转在直線(xiàn)方向移动的距离(cm)
3)圆柱體(tǐ)围绕中心运动时的惯量如图所示: 圆柱體(tǐ)围绕中心运动时的惯量 属于这种情况的例子:如大直经的齿轮,為(wèi)了减少惯量,往往在圆盘上挖出分(fēn)布均匀的孔这时的惯量可(kě)以这样计算: J=Jo+W*R2(kg cm2) 式中:Jo為(wèi)圆柱體(tǐ)围绕其中心線(xiàn)旋转时的惯量(kgcm2) W圆柱體(tǐ)的重量(kg) R旋转半径(cm)
4)相对電(diàn)机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到電(diàn)机轴上的计算方法如下: J=(N1/N2)2Jo 式中:N1 N2為(wèi)齿轮的齿数
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一、进给驱动伺服電(diàn)机的选择
1.原则上应该根据负载条件来选择伺服電(diàn)机。在電(diàn)机轴上所有(yǒu)的负载有(yǒu)两种,即阻尼转矩和惯量负载。这两种负载都要正确地计算,其值应满足下列条件:
1)当机床作空载运行时,在整个速度范围内,加在伺服電(diàn)机轴上的负载转矩应在電(diàn)机连续额定转矩范围内,即应在转矩速度特性曲線(xiàn)的连续工作區(qū)。
2最大负载转矩,加载周期以及过载时间都在提供的特性曲線(xiàn)的准许范围以内。 3電(diàn)机在加速/减速过程中的转矩应在加减速區(qū)(或间断工作區(qū))之内。
4对要求频繁起,制动以及周期性变化的负载,必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。并应小(xiǎo)于電(diàn)机的连续额定转矩。
5加在電(diàn)机轴上的负载惯量大小(xiǎo)对電(diàn)机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。通常,当负载小(xiǎo)于電(diàn)机转子惯量时,上述影响不大。但当负载惯量达到甚至超过转子惯量的5倍时,会使灵敏度和响应时间受到很(hěn)大的影响。甚至会使伺服放大器不能(néng)在正常调节范围内工作。所以对这类惯量应避免使用(yòng)。
推荐对伺服電(diàn)机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下:
Jl<5×Jm
1、负载转矩的计算
负载转矩的计算方法加到伺服電(diàn)机轴上的负载转矩计算公式,因机械而异。但不论何种机械,都应计算出折算到電(diàn)机轴上的负载转矩。
通常,折算到伺服電(diàn)机轴上的负载转矩可(kě)由下列公式计算:
Tl=(F*L/2πμ)+T0
式中:Tl折算到電(diàn)机轴上的负载转矩(N.M);
F:轴向移动工作台时所需要的力;
L:電(diàn)机轴每转的机械位移量(M);
To:滚珠丝杠螺母,轴承部分(fēn)摩擦转矩折算到伺服電(diàn)机轴上的值(N.M);
Μ:驱动系统的效率
F:取决于工作台的重量,摩擦系数,水平或垂直方向的切削力,是否使用(yòng)了平衡块(用(yòng)在垂直轴)。
无切削时: F=μ*(W+fg),切削时: F=Fc+μ*(W+fg+Fcf)。
三菱伺服電(diàn)机负载转矩选择
Μ:摩擦系数;
Fc:切削力的反作用(yòng)力;
Fg:用(yòng)镶条固紧力;
Fcf:由于切削力靠在滑块表面作用(yòng)在工作台上的力(kg)即工作台压向导轨的正向压力。 计算转矩时下列几点应特别注意:
(a)由于镶条产生的摩擦转矩必须充分(fēn)地考虑。通常,仅仅从滑块的重量和摩擦系数来计算的转矩很(hěn)小(xiǎo)的。请特别注意由于镶条加紧以及滑块表面的精度误差所产生的力矩。
(b)由于轴承,螺母的预加载,以及丝杠的预紧力滚珠接触面的摩擦等所产生的转矩均不能(néng)忽略。尤其是小(xiǎo)型轻重量的设备。这样的转矩回应影响整个转矩。所以要特别注意。
(c)切削力的反作用(yòng)力会使工作台的摩擦增加,以此承受切削反作用(yòng)力的点与承受驱动力的点通常是分(fēn)离的。如图所示,在承受大的切削反作用(yòng)力的瞬间,滑块表面的负载也增加。当计算切削期间的转矩时,由于这一载荷而引起的摩擦转矩的增加应给予考虑。
(d)摩擦转矩受进给速率的影响很(hěn)大,必须研究测量因速度工作台支撑物(wù)(滑块,滚珠,压力),滑块表面材料及润滑条件的改变而引起的摩擦的变化。已得出正确的数值。
(e)通常,即使在同一台的机械上,随调整条件,周围温度,或润滑条件等因素而变化。当计算负载转矩时,请尽量借助测量同种机械上而积累的参数,来得到正确的数据。
2.负载惯量的计算。
由電(diàn)机驱动的所有(yǒu)运动部件,无论旋转运动的部件,还是直線(xiàn)运动的部件,都成為(wèi)電(diàn)机的负载惯量。電(diàn)机轴上的负载总惯量可(kě)以通过计算各个被驱动的部件的惯量,并按一定的规律将其相加得到。
1)圆柱體(tǐ)惯量 如滚珠丝杠,齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可(kě)按下面公式计算: J=(πγ/32)*D4L(kg cm2) 如机构為(wèi)钢材,则可(kě)按下面公式计算: J=(0.78*10-6)*D4L(kg cm2) 式中: γ材料的密度(kg/cm2) D圆柱體(tǐ)的直经(cm) L圆柱體(tǐ)的長(cháng)度(cm)
2)轴向移动物(wù)體(tǐ)的惯量工件,工作台等轴向移动物(wù)體(tǐ)的惯量,可(kě)由下面公式得出: J=W*(L/2π)2 (kg cm2) 式中: W直線(xiàn)移动物(wù)體(tǐ)的重量(kg) L電(diàn)机每转在直線(xiàn)方向移动的距离(cm)
3)圆柱體(tǐ)围绕中心运动时的惯量如图所示: 圆柱體(tǐ)围绕中心运动时的惯量 属于这种情况的例子:如大直经的齿轮,為(wèi)了减少惯量,往往在圆盘上挖出分(fēn)布均匀的孔这时的惯量可(kě)以这样计算: J=Jo+W*R2(kg cm2) 式中:Jo為(wèi)圆柱體(tǐ)围绕其中心線(xiàn)旋转时的惯量(kgcm2) W圆柱體(tǐ)的重量(kg) R旋转半径(cm)
4)相对電(diàn)机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到電(diàn)机轴上的计算方法如下: J=(N1/N2)2Jo 式中:N1 N2為(wèi)齿轮的齿数
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