数控系统的同步和串联控制功能(二)
串联控制的概念
串联控制的概念与电机的串联工作相似,以直流伺服电机为例,假定图6为两个相同参数的伺服电机串联在一起,电源电压为U,如果两个伺服电机所承受的负载一样,那么,两个电机的反电势相等。如果M1电机承受较大的负载,电机的电流就会加大,流过电机M2的电流增大,M2的输出转矩也会加大,电机也加速。如果M1电机承受较大的负载而使电机速度有降低的趋势,那么,由於M1速度降低,M2将施加较大的电压,因而也使M2反电势加大,其速度有增大的趋势,抵消M1的速度降落,使两个电机转矩相等,速度相等达到平衡。这类串联控制在机床驱动领域很早就得到了应用,如龙门刨床的刨台运动。对于大型机械的控制,在一个伺服电机的转矩不足以移动工作台时,往往采用两个电机。FANUC数控系统串联控制的两个电机,分别称为主(Main)电机和辅(Sub)电机;以区别於同步控制中的主(Master)电机和从(Slave)电机。以上利用两个电机说明了对串联控制的原理。
实际FANUC数控系统串联控制功能工作原理。它是由数字伺服控制来实现。对於大型工作台的负荷,如果一个电机的转矩带不动,或者一个电机的惯量太大,那于可以用两个电机代替,由软件控制给主和辅电机相同的转矩指令。於是可以把它当作一个“串联轴”进行处理,这就构成了串联控制。一般速度反馈从主电机反馈,如果机械具有较大的间隙,并且辅电机的移动在间隙之内,速度控制就进行不了,且机械会发生大的冲击。为了防止这种现象发生,把主、辅电机速度的平均值作为速度反馈值比较合理。
应该注意,同步控制是以同样的位置指令同时送给主轴和从轴;而串联控制是以同样的转矩指令同时送给主轴和辅轴。
预加负荷与间隙的消除
一般来说,具有大齿轮降速比的机械,总存在机械间隙量。为了减少主、辅轴间的间隙,经常采用预加负荷的方法减少间隙。FANUC数控系统在串联控制时,可以加一个固定的预负荷到主、辅电机的转矩指令上。那么相反方向的转矩可以一直维持主、辅电机的张力。在串联控制时,预加负荷可以很容易去除齿轮、齿条这样的机构主轴与辅轴间的间隙。
应用
上文已说明,多电机可采用同步轴和串联轴虚拟为一个数控坐标轴;那么什么情况下采用同步轴?什么情况采用串联轴呢?串联控制主要用在下列场合:
a 一个驱动电机转矩不够,可用两个较小的驱动电机代替;
b 两个较小的驱动电机的惯量和比一个较大的驱动电机小;
c 机械是否具有“反施”(back feed)的能力,或者能否被称为具有“互为主、辅轴”的性能,简易判定的方法如下:先定两个轴中的一个轴为“主轴”,另一轴为“辅轴”,用手转动“主轴”,“辅轴”也跟着转,反过来,用手转动“辅”轴,“主”轴也转,那么该机械系统就具有“反施”功能。具有“反施”性能的就采用串行控制,如果不具有这个性能就采用同步控制。
( 文章来源:互联网 )
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