作為數控機床的重要功用部件,伺服體系的特性一直是影響體系加工性能的重要目標。圍繞伺服體系動態特性與靜態特性的進步,近年來開展了多種伺服驅動技能。能夠預見,跟著超高速切削、超精細加工、網絡制作等先進制作技能的開展,具有網絡接口的全數字伺服體系、直線電動機及高速電主軸等將成為數控機床職業重視的熱門,并成為伺服體系的開展方向。
(1)交流化
伺服技能將持續迅速地由DC伺服體系轉向AC伺服體系。從現在國際市場的狀況看,幾乎一切的新產品都是AC伺服體系。在工業發達國家,AC伺服電機的市場占有率已超越80% 。國內生產AC伺服電機的廠家也越來越多,正逐漸超越生產DC伺服電機的廠家。能夠預見,在不遠的將來,除了在某些微型電機范疇之外,AC伺服電機將徹底替代DC伺服電機。
(2)全數字化
選用新式高速微處理器和專用數字信號處理機(DSP)的伺服操控單元將全面代替以模仿電子器材為主的伺服操控單元,然后完成徹底數字化的伺服體系。全數字化的完成,將原有的硬件伺服操控變成了軟件伺服操控,然后使在伺服體系中運用現代操控理論的先進算法(如:最優操控、人工智能、含糊操控、神經元網絡等)成為或許。
(3)選用新式電力電子半導體器材
現在,伺服操控體系的輸出器材多選用開關頻率很高的新式功率半導體器材,主要有大功率晶體管(GTR)、功率場效應管(MOSFET)和絕緣門極晶體管(IGBT)等。這些先進器材的運用明顯降低了伺服單元輸出回路的功耗,進步了體系的響應速度,降低了運轉噪聲。尤其是,最新式的伺服操控體系已開始運用一種把操控電路功用和大功率電子開關器材集成在一起的新式模塊,稱為智能操控功率模塊(Intelligent Power Mod—ules,簡稱IPM)。這種器材將輸人隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護及毛病確診等功用悉數集成于一個不大的模塊中。其輸入邏輯電平與TTL信號徹底兼容,與微處理器的輸出可直接接口。它的運用明顯地簡化了伺服單元的規劃,并完成了伺服體系的小型化和微型化。
(4)高度集成化
新的伺服體系產品改動了將伺服體系劃分為速度伺服單元與位置伺服單元2個模塊的做法,代之以單一、高度集成化、多功用的操控單元。同一個操控單元,只需經過軟件設置體系參數就可改動其性能,既能夠運用電機本身裝備的傳感器構成半閉環調理體系,又能夠經過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構成高精度的全閉環調理體系。高度的集成化還明顯縮小了整個操控體系的體積,使伺服體系的設備與調試作業都得到簡化。
(5)智能化
智能化是當時一切工業操控設備的盛行趨勢,伺服驅動體系作為一種高級的工業操控設備也不例外。最新數字化的伺服操控單元通常都規劃為智能型產品,其智能化特色表現在:① 都具有參數記憶功用。體系的一切運轉參數都可經過人機對話的方法由軟件來設置,保存在伺服單元內部,經過通訊接口,這些參數甚至能夠在運轉途中由上位計算機加以修改,運用方便;② 都具有毛病自確診與分析功用。無論什么時候,只需體系呈現毛病,就會將毛病類型及或許引起毛病的原因經過用戶界面清楚地顯示出來,這就簡化了維修與調試的復雜性;③有的伺服體系還具有參數自整定的功用。眾所周知,閉環調理體系的參數整定是保證體系性能目標的重要環節,也是需要消耗較多時間與精力的作業。帶有自整定功用的伺服單元可經過幾回試運轉,自動將體系的參數整定出來,并自動完成其最優化。關于運用伺服單元的用戶來說,這是新式伺服體系最具吸引力的特色之一。
(6)模塊化和網絡化
在國外,以工業局域網技能為根底的工廠自動化(Factory Automation,簡稱FA)工程技能在近lO年來得到了長足開展,并顯示出杰出的開展勢頭。為適應這一開展趨勢,最新的伺服體系都裝備了規范的串行通訊接口(如RS一232C或RS一422接口等)和專用的局域網接口。這些接口的設置明顯增強了伺服單元與其它操控設備問的互聯能力,然后,與CNC體系問的銜接也變得簡略,只需1根電纜或光纜就可將數臺,甚至數十臺伺服單元與上位計算機銜接為整個數控體系。也可經過串行接口與可編程操控器(plc)的數控模塊相連。
綜上所述,伺服體系將向兩個方向開展:一個是滿意一般工業運用要求,對性能目標要求不高的運用場合,尋求低成本、少維護、運用簡略等特色的驅動產品,如變頻電機、變頻器等;另一個就是代表著伺服體系開展水平的主導產品——伺服電機、伺服操控器,尋求高性能、高速度、數字化、智能型、網絡化的驅動操控,以滿意用戶較高的運用要求。