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工控電機(jī) 工控驅(qū)動(dòng)器  工控伺服控制系統(tǒng)
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三、工作原理
　　電腦橫切機(jī)切紙板時(shí)，切刀運(yùn)行的速度曲線(xiàn)因裁切長(zhǎng)度的不同而不同，大體分三種情況：裁切長(zhǎng)度大于兩倍切刀圓周長(zhǎng)、裁切長(zhǎng)度大于切刀圓周長(zhǎng)且小于兩倍切刀圓周長(zhǎng)、裁切長(zhǎng)度小于切刀圓周長(zhǎng)。
第一種情況：裁切長(zhǎng)度大于兩倍切刀圓周長(zhǎng)

圖2: 裁切長(zhǎng)度大于兩倍切刀圓周長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)曲線(xiàn)
　　如果裁切長(zhǎng)度大于兩倍切刀圓周長(zhǎng)，運(yùn)行速度曲線(xiàn)如圖2所示；整個(gè)裁切循環(huán)從第一個(gè)裁切點(diǎn)開(kāi)始到第二個(gè)裁切點(diǎn)結(jié)束，重點(diǎn)分段說(shuō)明如下：
1. VEC-VBR ybfhdewsas 控制系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控ysjysjysjcvbn進(jìn)料長(zhǎng)度與進(jìn)料速度并控制伺服馬達(dá)帶動(dòng)裁切刀輪，掌握正確的裁刀速度曲線(xiàn)。
2. 從第一個(gè)裁切點(diǎn)開(kāi)始 (裁刀方位角等于180度)，當(dāng)時(shí)仍然在同步區(qū)域內(nèi)，因此裁刀速度必須與進(jìn)料速度維持同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
3. 當(dāng)裁切刀」離開(kāi)同步區(qū)域后，裁刀速度曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)精確的計(jì)算、控制，在降低到零速的同時(shí)，裁刀方位角也必須剛好等于0度。
4. 當(dāng)進(jìn)料長(zhǎng)度累計(jì)到適當(dāng)長(zhǎng)度時(shí)，裁切刀輪開(kāi)始朝進(jìn)料速度目標(biāo)加速；而且裁刀速度曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)精確的計(jì)算、控制，務(wù)求在裁刀速度上升到與進(jìn)料速度同步的同時(shí)，裁切刀輪也恰好進(jìn)入同步區(qū)域。
6. 進(jìn)入同步區(qū)域之后，裁刀速度必須隨時(shí)與進(jìn)料速度維持同步運(yùn)轉(zhuǎn)，直到第二個(gè)裁切點(diǎn)出現(xiàn)，乃完成一次裁切循環(huán)。

圖3: 裁切長(zhǎng)度大于切刀圓周長(zhǎng)且小于兩倍切刀圓周長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)曲線(xiàn)
　　如果裁切長(zhǎng)度大于切刀圓周長(zhǎng)且小于兩倍切刀圓周長(zhǎng)，則運(yùn)行速度曲線(xiàn)如圖3所示。基本運(yùn)行速度曲線(xiàn)類(lèi)似圖2。差異如下：
1. 在整個(gè)裁切循環(huán)中，當(dāng)裁切刀輪離開(kāi)同步區(qū)域后，裁刀速度雖然也會(huì)下降，但不會(huì)降速至零速停止，不存在零速區(qū)域。
2. 經(jīng)過(guò)VEC-VBR控制系統(tǒng)精確的計(jì)算、控制，在裁刀速度降低到一定值之后，立刻開(kāi)始再加速；務(wù)求在裁刀速度上升到與進(jìn)料速度同步的同時(shí)，裁切刀輪也恰好進(jìn)入同步區(qū)域；并維持同步直到第二個(gè)裁切點(diǎn)出現(xiàn)，乃完成一次裁切循環(huán)。
3. 裁切長(zhǎng)度越趨近切刀圓周長(zhǎng)，則速度下降越少；當(dāng)裁切長(zhǎng)度等于切刀圓周長(zhǎng)時(shí)，裁刀速度在整個(gè)裁切循環(huán)中都維持與進(jìn)料速度完全同步
圖4: 裁切長(zhǎng)度小于切刀圓周長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)曲線(xiàn)
　　如果裁切長(zhǎng)度小于切刀圓周長(zhǎng)，則運(yùn)行速度曲線(xiàn)如圖4所示；基本運(yùn)行速度曲線(xiàn)類(lèi)似圖3。差異如下：
1. 在整個(gè)裁切循環(huán)中，當(dāng)裁切刀輪離開(kāi)同步區(qū)域后，裁刀速度不降速，反而開(kāi)始加速。
2. 經(jīng)過(guò)VEC-VBR控制系統(tǒng)精確的計(jì)算、控制，在裁刀速度上升到一定值之后，立刻開(kāi)始減速；務(wù)求在裁刀速度下降到與進(jìn)料速度同步的同時(shí)，裁切刀輪也恰好進(jìn)入同步區(qū)域；并維持同步直到第二個(gè)裁切點(diǎn)出現(xiàn)，乃完成一次裁切循環(huán)。
3. 裁切長(zhǎng)度越小，則裁刀速度上升越高，將造成馬達(dá)劇烈的加減速。

 
圖1 雙直線(xiàn)電機(jī)水平進(jìn)給平臺(tái)主視圖

圖2 雙直線(xiàn)電機(jī)水平進(jìn)給平臺(tái)立體結(jié)構(gòu)圖
      (銷(xiāo)售詢(xún)價(jià)熱線(xiàn)：13918864473 021-61316707021-61318625 QQ:937926739銷(xiāo)售)  如圖2所示，兩個(gè)永磁直線(xiàn)同步電機(jī)分別布置在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)模塊的兩側(cè)，組成A字型結(jié)構(gòu)水平進(jìn)給平臺(tái)。利用動(dòng)子與定子之間的法向磁吸力來(lái)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)永磁直線(xiàn)同步電機(jī)法向磁吸力水平方向的分力抵消為零，垂直方向的分力抵消了工作臺(tái)的部分重力，減小了滑塊和直線(xiàn)導(dǎo)軌之間的摩擦力。定子連接塊、動(dòng)子連接塊橫截面的梯形設(shè)計(jì)可以在數(shù)控機(jī)床的床身、立柱等基礎(chǔ)部件不改變的情況下更好地安裝該水平進(jìn)給平臺(tái)。
        電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題
        永磁直線(xiàn)同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于銅損和鐵損，線(xiàn)圈會(huì)發(fā)熱，其溫度將會(huì)超過(guò)100℃，永磁直線(xiàn)同步電機(jī)本身由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其散熱效果還是比較好的。但是當(dāng)電機(jī)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床時(shí)，通常安裝在機(jī)床內(nèi)部，造成散熱困難。

圖3 某型號(hào)直線(xiàn)電機(jī)的表面發(fā)熱特性
        如圖3所示為某型號(hào)直線(xiàn)電機(jī)的表面的發(fā)熱特性，橫坐標(biāo)表示電機(jī)的連續(xù)額定推力的百分比，縱坐標(biāo)表示動(dòng)子熱力學(xué)溫度變化。可知即便在水冷的條件下，動(dòng)子表面的溫升仍有15K以上。對(duì)于直線(xiàn)電機(jī)負(fù)荷變化頻繁的情況，初級(jí)的發(fā)熱量變化也會(huì)較大，若機(jī)床的精度要求較高，則很難滿(mǎn)足要求。
       (銷(xiāo)售詢(xún)價(jià)熱線(xiàn)：13918864473 021-61316707021-61318625 QQ:937926739銷(xiāo)售) 永磁直線(xiàn)同步電機(jī)的繞組、鐵芯就處在機(jī)床導(dǎo)軌附近，將嚴(yán)重引起機(jī)床導(dǎo)軌熱變形，進(jìn)而影響機(jī)床的加工精度。動(dòng)子溫度的升高將引起內(nèi)部繞組阻值的增大, 為使輸出力矩保持不變,就要增大繞組上的電流,反過(guò)來(lái)電流的增大又會(huì)使溫度升高, 從而形成惡性循環(huán)。所以在高檔數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，解決好其散熱問(wèn)題是至關(guān)重要的。
        隔磁與防護(hù)問(wèn)題
        永磁直線(xiàn)同步電機(jī)要在機(jī)床定子鋼板上安裝一排強(qiáng)磁的永久磁鐵，而切屑、工件和工具等磁性材料很容易被永磁直線(xiàn)同步電機(jī)的磁場(chǎng)吸住，使裝配、加工很難進(jìn)行。應(yīng)用于高檔數(shù)控機(jī)床上的直線(xiàn)電機(jī)動(dòng)子和定子之間的間隙約為1mm，當(dāng)磁性切屑和空氣中的磁性塵埃被吸入永磁直線(xiàn)同步電機(jī)的動(dòng)子與定子之間很小的氣隙中，就會(huì)造成氣隙間距變的更小甚至堵塞，所以應(yīng)采取有效的隔磁防護(hù)措施。
        例如，南通科技的VH1100高速立式加工中心設(shè)計(jì)上使用了新穎的循環(huán)防護(hù)板結(jié)構(gòu)的防護(hù)裝置，在加工區(qū)，無(wú)接縫的防護(hù)鋼帶被夾持在貼有塑料導(dǎo)軌板的導(dǎo)向槽內(nèi)，導(dǎo)向槽與鋼帶的配合是該技術(shù)的關(guān)鍵。
        永磁直線(xiàn)同步電機(jī)兩端要有緩沖防護(hù)裝置和電子限位開(kāi)關(guān)，防止動(dòng)子失控后的碰撞。對(duì)電纜線(xiàn)要加保護(hù)拖鏈，輸出信號(hào)線(xiàn)還要加屏蔽體。并且還需考慮對(duì)機(jī)床冷卻液、潤(rùn)滑油等的防護(hù)。

(銷(xiāo)售詢(xún)價(jià)熱線(xiàn)：13918864473 021-61316707021-61318625 QQ:937926739銷(xiāo)售)
串?dāng)_的定義：
指當(dāng)信號(hào)在電氣線(xiàn)路上傳播時(shí)，因電場(chǎng)耦合、磁場(chǎng)耦合、電阻耦合導(dǎo)致對(duì)相鄰的線(xiàn)路產(chǎn)生的不期望的噪聲干擾。
串?dāng)_分析
電場(chǎng)耦合
由于兩個(gè)線(xiàn)路之間的等效電容導(dǎo)致的耦合，也叫capacitive coupling(容性耦合）。當(dāng)源電路的阻抗很高時(shí)，產(chǎn)生電場(chǎng)耦合比較常見(jiàn)。

電場(chǎng)耦合特點(diǎn)：
源阻抗特別高(無(wú)電流）時(shí)起作用
在特定條件（弱耦合）下串?dāng)_與信號(hào)頻率有近似正比的關(guān)系
(銷(xiāo)售詢(xún)價(jià)熱線(xiàn)：13918864473 021-61316707021-61318625 QQ:937926739銷(xiāo)售)增加距離可減小串?dāng)_
磁場(chǎng)耦合
當(dāng)線(xiàn)路中電流發(fā)生變化時(shí)由于電磁感應(yīng)導(dǎo)致相鄰線(xiàn)路中產(chǎn)生電壓或電流。

當(dāng)左邊導(dǎo)體內(nèi)電流變化，會(huì)在其周?chē)�產(chǎn)生變化磁場(chǎng)；右邊的導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。
磁場(chǎng)耦合特點(diǎn)：
源阻抗比較低（存在電流）時(shí)起作用
在特定條件（弱耦合、電阻性負(fù)載）下與信號(hào)頻率存在正比關(guān)系
減小互感系數(shù)（增加距離）可減小串?dāng)_
減小自感系數(shù)（減小電流回路截面積）可減小串?dāng)_
電流回路
電流回路分析準(zhǔn)則：
(銷(xiāo)售詢(xún)價(jià)熱線(xiàn)：13918864473 021-61316707021-61318625 QQ:937926739銷(xiāo)售) 準(zhǔn)則一： 電流最終回到電源，構(gòu)成閉合回路
準(zhǔn)則二： 電流總是沿著阻抗（不是電阻！）最小的路徑
電路直流分析原則：
電阻的阻抗等于其直流電阻
電容的阻抗等于無(wú)窮大
電感的阻抗等于0
電路交流分析原則：
電阻的阻抗等于其直流電阻
電容的阻抗與信號(hào)頻率相關(guān)（頻率越高，阻抗越小）
電感的阻抗與信號(hào)頻率相關(guān)（頻率越高，阻抗越大）
(銷(xiāo)售詢(xún)價(jià)熱線(xiàn)：13918864473 021-61316707021-61318625 QQ:937926739銷(xiāo)售) 交流分析示例
信號(hào)源發(fā)出頻率可變的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)彎曲的屏蔽電纜接到負(fù)載（電阻）；電纜兩端的屏蔽層連接在導(dǎo)電銅皮上。
信號(hào)頻率較低與信號(hào)頻率較高時(shí)的回流路徑區(qū)別很大；信號(hào)頻率較低時(shí)，電流回路構(gòu)成的環(huán)路面積很大，容易受到外界交變磁場(chǎng)影響產(chǎn)生額外電流。
減小串?dāng)_的方法
敏感信號(hào)（如編碼器、指令脈沖信號(hào)）的線(xiàn)路與其回流線(xiàn)要使用雙絞線(xiàn)
差分信號(hào)（編碼器、指令脈沖信號(hào)）一定將發(fā)送端與接收端的參考地連在一起
伺服驅(qū)動(dòng)器/變頻器的動(dòng)力線(xiàn)（強(qiáng)電）與控制部分（弱電）的線(xiàn)路分開(kāi)走線(xiàn)，并且保持一定距離
接線(xiàn)圖例

（圖片摘自松下使用說(shuō)明書(shū)A5系列）
注意脈沖信號(hào)無(wú)論是差分接法還是集電極開(kāi)路接法，都需要使用雙絞線(xiàn)

(銷(xiāo)售詢(xún)價(jià)熱線(xiàn)：13918864473 021-61316707021-61318625 QQ:937926739銷(xiāo)售) （圖片摘自松下使用說(shuō)明書(shū)A5系列）
注意差分輸入信號(hào)的發(fā)送端與接收端的參考地必須連接

Solidtech運(yùn)動(dòng)卡的差分接線(xiàn)方式圖例：

Solidtech運(yùn)動(dòng)卡的單端接線(xiàn)方式圖例：

應(yīng)用案例