电动缸伺服控制系统老化试验.pdf

2014年6月
机床与液压
Jun.2014
第42卷第11期
MACHINE TOOL HYDRAULICS
Vol 42 No. 11
DOI:10.3969/ J. Issn.1001-3881.2014.11.027
电动缸伺服控制系统老化试验
韩丽洁,许昌
(中国计量学院机电工程学院,浙江杭州310018)
摘要:针对自主研发的一款电动缸产品,用PILC及伺服驱动器进行了老化运行试验。在满足负载指标的基础上,实现
高、低速往复的三轴运动,考核电动缸的负载能力、噪声水平、定位能力和可靠性。试验结果表明,该电动缸能够满足负
载、稳定性和噪声的性能要求。
关鍵词:电动缸;伺服控制;老化试验;噪声
中图分类号:TP215文献标识码:B文章编号:1001-3881(2014)11-096-3
Aging Test of Electric Cylinder in Servo Control System
HAN Lijie, XU Chang
College of Mechanical Electric Engineering, China Jiliang University
Hangzhou Zhejiang 310018, China)
Abstract Aging test on a self-developed electric cylinder based on using PIC and the servo driver was performed. On basis of
meeting load index, the low and high speed reciprocating motion on three axes were realized, and the noise level, load c
tioning capability and reliability were assessed. The experiment result shows that the electric cylinder can meet the performance require-
ments in load, stability and noise
Keywords: Electric cylinder; Servo control; Aging test; Noise
在平台驱动方式中,电动驱动方式与气动和液压机、承载套筒等组成。电机通过减速器将扭矩传递
相比,有其自身的优点。气动方式的机械特性比较于丝杠,丝杠副螺母做直线运动。套筒与螺母問
“软”,承载能力较小,控制精度不高,适用于轻载连,套筒一端连接平台。螺母做往复直线运动时,
场合;液压驱动方式有承载能力强、控制精度高、响套筒推动平台同步做升降运动2]。根据电机与丝杠
应速度快、调速范围宽等优点,但维护成本较高,并主轴的安装位置,可以采用垂直式(丝杠与电机主
且液压缸的噪声相对较大(85dB)。电动缸通过滚轴在同一直线上)、折返式(丝杠主轴与电机主轴
珠丝杠将电机的旋转运动转化为推杆的直线运动,带平行)等形式。
负载能力强,响应快、定位精度高、维护量小,效率
伺服电机
达65%~75%,并且噪声也大为降低。最新的直
祓速器
线执行器产品噪声等级已低于45dB,较传统气动液
缸体
套筒
压方式具有显著优勢。
导向套
研制了一款用于平台驱动的电动缸,并用FX3G
LC、交流伺服驱动器,设计了老化试验装置,通
?
过软件编程即可实现三轴运动,比采用定位模块更加
NE
简便高效。试验对电动缸进行了负载能力、噪声水平
螺母
轴承
丝杠
等指标的测试。结果表明,所研发的电动缸符合设计
要求。
图1电动缸结构示意图
电动缸结构及试验平台
试验平台所承受负载为250kg,整套装置包含两
电动缸(图1)是将电机的回转运动转化为丝
个基本框架:上平台框架和下平台框架,如图2(a
杠副的直线往复运动。主要由丝杠副、减速器、电
所示。3个电动缸安装在两个框架之间。上框架为动
平台,与3个电动缸通过万向头连接,提供运动环
收稿日期:2013-05-18
作者简介:韩丽洁(1988-),女,硕士研究生,研究领域为电动缸及伺服系统。E~mail:hanjie_hntb@163.com
第l1期
韩丽洁等:电动缸伺服控铏系统老化试验
境;下框槊通过螺栓固定在地面上。平台尺寸:
表1技术指标
中位高度320m,长I690m,宽740mm;前侧两
技术指标位移速度/角速度加速度
缸跨度630mm;前后电动缸间距560mm。建立如图
垂直升降150mm±250rmm/s12mm/
2(b)所示空间坐标系。并结合实际情况,给出技
左右摇摆±10
18.5/s
61°/
术指标表1。
前后俯仰±5°
±17.5°/s
杆0
D
图2平台机械图及其空间坐标系
2系统工作原理
对应相连,将编码器插头接入CN2,将PIC脉
该系统从整体上看是一个高精度的半闭环伺服运冲输出端口和旋转方向输出端口与驱动器相连
动控制系统,由计算机控制部分、伺服驱动部分和电
+24V
动缸三部分构成,其工作原理如图3。系统的控制核
心为PLC,上位机主要实现电动缸轨迹代码的生成、
电源24VGND2Qs6PEt
电机
程序编写、实时监控和修改等,并通过总线向PIC
电
动
发送在线命令。伺服驱动器选择位置控制方式,接收
位置指令缸
PLC发送的一定数量和频率的脉冲,控制电机正反
脉冲
驱
动
转,进而带动丝杠直线运动。实际应用中平台负载为
去机SFX3C方向指令
PLC
信号
器CN
A
变化值,一定电压对应的平台位移大小会随负载的变
編码器
化而变化,因此每个电动缸都装配有光电编码器,实
时采集当前电动缸位移,并反馈给驱动器,从而形成
图4控制系统接线图
闭环控制,提高了位置精度“。同时为了防止丝杠3系统程序设计
在往复运动中发生超程现象,在电动缸的底端和顶端
由于伺服电机的位移量与输人脉冲个数成正比,
都安装有限位开关,以保证电动缸平稳运行。
转速与脉冲频率成正比,所以需要对脉冲个数和频率
试验中电动缸行程150mm,推力2500N,最高进行精确控制。电动缸丝杠行程为150mm,导程5
速度250m/s,最大加速度12mm/s2,丝杠导程5mm,単行程需PILC发送12000个脉冲。由此可知每
m。其配套伺服电机额定功率为750W,转矩2.4使电动缸走单个行程,需要电机转动30圈,且每圈
N·m,转速3000r/min。驱动器选用深圳众为兴公需要PIC发出400个脉冲?。
司生产的QS6系列,输入电源AC220V,驱动电流
整套程序中心采用表格设置定位指令TBL
20A,具有位置控制、转矩控制、速度控制等多种控/0分配如表2所示,YO端口参数设置如图5。
制方式,试验中主要应用脉冲+方向的位置控制方
表2I/O分配表
式,具体参数可参考手册?。
输入<