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案例详细
标题浅谈交流伺服技术在包装机械上的应用
技术领域
行业物流仓储
简介摘 要:本文就包装机械采用传统控制方案和采用交流伺服技术控制方案进行了比较,介绍了交流伺服技术的特点。
内容

 

0  引言
    近年来,随着交流伺服技术的不断发展,在越来越多的包装机械上,传统的大功率单电机传动逐渐减少,取而代之的是小功率多电机传动。

1  传统控制方案的不足
    目前我国国产包装机械的生产速度以60单位/分钟以下为主,超过120单位/分钟的包装机械仍以进口为主。制约生产速度提高的关键因素是包装机械上有很多存在同步关系的高频度定位动作,而传统上采用单电机拖动加离合器、制动器方案来控制运动部件的启动和停止,冲击不可避免,导致离合器或制动器的摩擦片磨损后工作特性降低,影响动作的精度,更不可能完成高频度、高精度的同步控制。如果各运动部件之间的传动比是变量或传送链较长时,采用单电机拖动时就需要更换很多传动部件,操作起来周期长、成本高。

    对于有时序上同步要求的变速往复运动部件,传统上采用机械凸轮方案。然而,采用机械凸轮方案存在许多难以克服的缺点:首先凸轮的型面易磨损,磨损后运动的精度受到影响;其次,如果凸轮的轮廓比较复杂或者凸轮的转速大于200rpm,凸轮的设计和加工将变得非常困难,设备的成本以及维护费用将大幅增加。因此,包装机械上的大量凸轮的应用也制约了包装速度的提高。

2  采用交流伺服技术控制的优点
    随着新型高性能永磁材料材料的不断出现和电力电子器件的快速发展,全数字交流伺服技术也日趋成熟。交流伺服电机的恒转矩、高响应性、免维护等特点使其在包装机械上有着普通电机不可比拟的优势。

    交流伺服电机在包装机械上的控制方式大多以位置控制为主,其系统方框图如下:

    当一定量的指令脉冲发出后,D/A变换器根据偏差计数器里的滞留脉冲的多少输出速度指令电压,通过电机控制部分驱动交流伺服电机转动,电机旋转过程中,位置反馈编码器PG的反馈脉冲使得偏差计数器里的滞留脉冲减少,当偏差计数器里的滞留脉冲数量为零时,交流伺服电机停止转动。电机转动的速度由指令脉冲的频率决定,电机旋转角度由指令脉冲的数量决定。

    目前市场上的主流交流伺服系统可以进行很高精度的运动控制,其编码器的分辨率可达到131072脉冲/转甚至更高,交流伺服电机可接受500kpps的高速脉冲串,速度频率响应达到550Hz以上,每分钟启停次数根据电机型号不同可达数百次到上千次。另外,再加上丰富的软件资源,完全可以满足现代包装机械的精度和速度要求,实现具有同步关系的高频度定位动作,从而取代离合器、制动器和机械凸轮。

3  结束语
    随着交流伺服技术在包装机械上的广泛应用,我国的包装机械水平将踏上一个新的台阶。