SynqNet运动控制总线和直接驱动技术在数控系统中的应用

直接驱动技术数控系统对精度和快速性的要求现代数控系统(如数控机床和数控加工中心等等)向着高速、高精度方向发展，如为了缩短辅助操作时间、提高生产率，伺服轴的移动速度要求超过120 m/min；正在研制的超高精度镜面铣削加工中心，要求位置分辨率为1纳米；数控磨齿机的分度精度要求小于0.1角秒；惯导测试设备要求位置分辨率小于0.001角秒等等。这样高的精度，常规的旋转伺服电机+机械执行机构(减速箱或滚珠丝杆付等)的传动技术不可能达到。因为机械执行机构和联轴器的误差、间隙和柔性，使伺服轴产生成带状分布的运动误差和失动，而不是一个恒值，严重影响伺服轴的运动精度和系统快速性。

BM 系列■ 定子内径0.4”(10mm) 到63”(1600mm)■ 连续输出转矩45000Nm■ 典型速度18krpm，最高可达80krpm

BM 系列■ 定子内径0.4”(10mm) 到63”(1600mm)■ 连续输出转矩45000Nm■ 典型速度18krpm，最高可达80krpm 在数控技术上提高伺服轴运动精度的常规做法有两种：半闭环控制（位置反馈取至伺服电机轴端）加存储式补偿（间隙补偿和螺距误差补偿）和全闭环控制（位置反馈取至伺服机械执行机构末端）。半闭环控制加存储式补偿只能补偿带状分布误差带中的恒定部分，即丝杠螺距误差和传动间隙（故称这种补偿为螺距误差补偿和间隙补偿），不能满足高精度数控系统的精度要求。全闭环控制将伺服机构置于闭环控制之中，使由它们产生的误差得到闭环补偿。但要取得好的控制效果，要求高的位置环增益；而伺服机构、联轴器的误差、间隙和柔性，使得系统难以得到很高的位置环增益，补偿效果仍不理想，不能满足超高速、超高精度数控系统的精度和快速性要求。只有去掉机械传输等伺服执行机构，伺服电机直接耦合或融入到负载上，即直接驱动技术，才能消除间隙、柔性和其它与机械传送相关的问题，以满足超高精度的数控系统对精度和快速性的要求。直接驱动技术直接驱动技术有旋转运动和直线运动两种基本方式。直接驱动旋转轴(A、B、C轴)的伺服电机称为直接驱动旋转(DDR)电机，通常要求低转速、大转矩、转角高分辨率。DDR电机与负载的连接有两种方式（无需联轴器）：一种是带有中空轴的有框架DDR电机，负载轴直接插入电机的中空轴；另一种是无框架（分装式）DDR电机，定子安装在负载的框架上，转子直接安装在负载轴上，将电机转子成为负载的一部分，可以为用户提供十分紧凑的机械设计解决方案。Danaher Motion公司的有框架GOLDLINE?DDR电机，有低压（115/230Vac）D系列和高压（400/480Vac）DH系列两种电压规格，4种框架尺寸，3种铁心长度，共12种型号。配置Cross-Roller精密轴承；中空轴，法兰安装，端面直径从6.93”－14.25”；连续转矩从5.3－339 Nm，峰值转矩从16.9－1340 Nm；最高转速可达800 rpm(DH06）；配备正余弦编码器的位置分辨率可达21位（2,097,152 counts/r），重复精度±0.62角秒。

CARTRIDGE DDR? 电机运输时电机转子通过夹具固定在定子框架内 Danaher Motion公司的无框架DDR电机，有F/FH系列、RBE系列、BM系列等，有多种定子内径尺寸和转子长度，F/FH系列适合低速、小直径、大转矩的应用，RBE适合高速、小直径、小转矩的用途，BM系列是专为高速、大直径、大转矩用途而设计的电机。BM系列速度通常18000rpm，特殊设计可达80000rpm，直径最大可达1600mm，连续输出转矩高达45000Nm；RBE系列定子内径尺寸从21.3 mm到239 mm；F/FH系列连续转矩可达369 Nm，定子绕组特性与有框架GOLDLINE?DDR电机相同；用Danaher Motion公司的ServoStar S600驱动器驱动，位置分辨率可达28位（268,435,456 counts/r），位置重复精度可达±0.00048角秒，用户可以选配高分辨率的正余弦编码器以提高系统精度和带宽。Danaher Motion公司创新设计的C/CH系列模块化有框架CARTRIDGE DDR?电机，率先将无框架DDR技术的节省空间与性能优势和有框架电机的便捷安装融为一体。电机内没有轴承,利用负载轴的轴承支撑电机转子，类似无框架DDR电机；定子框架通过法兰和止口与负载连接，类似有框架DDR电机。转子与负载通过一种新颖的压缩连接结构与负载轴紧密地连接到一起，使电机转子和负载成为整体，消除了电机与负载之间的间隙和柔性，连接刚性极大地提高，不再需要像传统电机那样要求惯量匹配，通常允许有250:1的惯量失配，最高可达800:1，使得系统可以获得较高的增益而不会振荡，系统带宽极大地提高；因电机内没有精密轴承而降低了成本，具有比有框架GOLDLINE?DDR电机具有更高的性价比；与F/FH系列无框架DDR电机相比，无需考虑电机结构设计，简化了机械设计和安装；CARTRIDGE?DDR 电机可以在任何方向上安装，可以水平安装或竖直安装，但用户需要选择相应的转子负载轴承；电机绕组设计有低压C（115/230Vac）系列和高压CH（400/480Vac）系列；连续转矩从50到504 Nm, 峰值转矩从120到1016 Nm；最大转速可达1200 rpm。 伺服电机相关文章:伺服电机工作原理

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