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印刷机械的传输结构只要包括:直线电机、旋转电机、旋转马达等。其中,直线电机控制驱动板块,原点开关和磁条,读数头和编码器。旋转电机控制刹车片,旋转编码器,板卡等。
随着生产过程机械化、化和自动化的不断发展,出现了各种类型的电机。这些的工作原理,一般与普通的和直流电动机的基本原理近似,它们在性能、结构、生产工艺上各有其特殊性,多用于自动控制过程中。一般来说,这些电动机的功率不大,小的只有几分之一瓦,大的也几十瓦或几百瓦,属于微型电动机的范围。有些属于的范畴,有些属于的范畴,,这篇文就讨论在印刷机械自动化发展迅速的现今,印刷机械应选择步进电机还是伺服电机呢?
由于印刷机械的自动化、规范化和数据化的迅速发展,印刷机械对微型电动机的需求越来越多。目前在印刷设备中应用较广的步进电机、伺服电动机和测速发电机这三种电动机。此篇详细介绍步进电机和伺服电机。
步进电机
一般电动机都是连续旋转,而步进电动却是一步一步转动的,故叫步进电动机。每输入一个冲信号,该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移,称为直线电动机)。步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移)的执行元件。
步进电动机的转子为多极分布,定子上嵌有多相星形连接的控制绕组,由专门输入电脉冲信号,每输入一个脉冲信号,步进电动机的转子就前由于输入的是脉冲信号,输出的角位移是断续的,又称为脉冲电动机。
随着数字控制系统的发展,步进电动机在印刷机械上的应用将逐渐扩大。例如德国海德堡胶印机上的cpci控制装置中,就用了四组各36只步进电动机来代替原有的墨斗螺丝。
伺服电动机
伺服电动机又叫执行电动机,或叫控制电动机。在自动控制系统中,伺服电动机是一个执行元件,它的作用是把信号(控制电压或相位)变换成机械位移,也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移。其容量一般在0.1-100w,常用的是30w以下。伺服电动机有直流和交流之分,目前在印刷机中交直流伺服电动机都有应用,以直流伺服电动用的多。
交流伺服电动机
交流伺服电动机定子的构造基本上与分相式单相异步电动机相似,其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组rf,它始终接在交流电压uf上;另一个是控制绕组l,联接控制信号电压uc。交流伺服电动机又称两个伺服电动机
伺服放大器的作用是将多个输入信号与反馈信号进行综合并加以放大,根据综合信号极性的不同,输出相应的信号控制正转或反转。当输入信号和反馈信号相平衡时,伺服电机停止转动,执行机构输出轴便稳定在一定位置上。
伺服放大器组要由前置磁放大器、触发器、晶闸管主回路和等部分组成,其组成如下图所示。
为适应复杂的多参数调节的需要,伺服放大器设置由三个输入信号通道和一个位置反馈信号通道。它可以输入三个输入信号和一个位置反馈信号。在单参数的简单调节系统中,只使用其中一个输入通道和反馈通道。
在伺服放大器中,前置磁放大器把三个输入信号和一个反馈信号综合为偏差信号,并放大为电压信号u22-21输出。此输出电压经触发器1(或2)转换成触发脉冲去控制晶闸管主回路1(或2)的晶闸管导通,从而将交流220v电源加到两相伺服电机绕组上,驱动两相伺服转动。当△1>;0时,u22-21>;0,触发器2和主回路2工作,两相伺服电机正转;当△1<0时,,触发器1和主回路1工作,两相伺服电机反转;两组触发器和两组晶闸管主回路的电路组成及参数完全相同,当输入信号和与位置反馈电流if相平衡,前置磁放大器的输出u22-21≈0,两触发器均无触发脉冲输出,主回路1和2中的晶闸管阻断,两相伺服电动机的电源断开,电动机停止转动。
伺服放大器相当于一个三位式无触点,并具有很大的功率放大能力。
转动惯量=转动半径*质量
低惯量就是电机做的比较扁长,主轴惯量小,当电机做频率高的反复运动时,惯量小,发热就小。低惯量的电机适合高频率的往复运动使用。一般力矩相对要小些。高惯量的就比较粗大,力矩大,适合大力矩的但不很快往复运动的场合。因为高速运动到停止,驱动器要产生很大的反向驱动电压来停止这个大惯量,发热就很大了。
惯量就是刚体绕轴转动的惯性的度量,转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量。它与刚体的质量、质量相对于转轴的分布有关。(刚体是指理想状态下的不会有任何变化的物体),选择的时候遇到电机惯量,也是伺服电机的一项重要指标。它指的是伺服电机转子本身的惯量,对于电机的加减速来说相当重要。如果不能很好的匹配惯量,电机的动作会很不平稳.
一般来说,小惯量的电机制动性能好,启动,加速停止的反应很快,高速往复性好,适合于一些轻负载,高速定位的场合,如一些直线高速定位机构。中、大惯量的电机适用大负载、平稳要求比较高的场合,如一些圆周运动机构和一些机床行业。
如果负载比较大或是加速特性比较大,而选择了小惯量的电机,可能对电机轴损伤太大,选择应该根据负载的大小,加速度的大小,等等因素来选择,一般的选型手册上有相关的能量计算公式。
伺服电机驱动器对伺服电机的响应控制,佳值为负载惯量与电机转子惯量之比为一,大不可超过五倍。通过机械传动装置的设计,可以使负载
惯量与电机转子惯量之比接近一或较小。当负载惯量确实很大,机械设计不可能使负载惯量与电机转子惯量之比小于五倍时,则可使用电机转子惯量较大的电机,即所谓的大惯量电机。使用大惯量的电机,要达到一定的响应,驱动器的容量应要大一些
伺服驱动器是用来控制的一种控制器,其作用类似于作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制,实现高精度的传动系统定位,目前是传动技术的高端产品。以下为伺服驱动器维修的七大方法。
1、检查驱动器的电流监控输出端时,发现它全为噪声,无法读出
故障原因:电流监控输出端没有与交流相隔离(变压器)。
处理方法:可以用直流电压表检测观察。
2、电机在一个方向上比另一个方向跑得快
(1) 故障原因:无刷电机的相位搞错。
处理方法:检测或查出正确的相位。
(2) 故障原因:在不用于测试时,测试/偏差开关打在测试位置。
处理方法:将测试/偏差开关打在偏差位置。
(3) 故障原因:偏差电位器位置不正确。
处理方法:重新设定。
3、电机失速
(1) 故障原因:速度反馈的极性搞错。
处理方法:可以尝试以下方法。
a.如果可能,将位置反馈极性开关打到另一位置。(某些驱动器上可以)
b.如使用测速机,将驱动器上的tach+和tach-对调接入。
c.如使用编码器,将驱动器上的enc a和enc b对调接入。
d.如在hall速度模式下,将驱动器上的hall-1和hall-3对调,再将motor-a和motor-b对调接好。
(2) 故障原因:编码器速度反馈时,编码器电源失电。
处理方法:检查连接5v编码器电源。确保该电源能提供足够的电流。如使用外部电源,确保该电压是对驱动器信号地的。
4、led灯是绿的,电机不动
(1) 故障原因:一个或多个方向的电机禁止动作。
处理方法:检查+inhibit 和 –inhibit 端口。
(2) 故障原因:命令信号不是对驱动器信号地的。
处理方法:将命令信号地和驱动器信号地相连。
5、上电后,驱动器的led灯不亮
故障原因:供电电压太低,小于小电压值要求。
处理方法:检查并提高供电电压。
6、当电机转动时, led灯闪烁
(1) 故障原因:hall相位错误。
处理方法:检查电机相位设定开关是否正确。
(2) 故障原因:hall故障。
处理方法:当电机转动时检测hall a, hall b, hall c的电压。电压值应该在5vdc和0之间。
7、led灯始终保持红色
故障原因:存在故障。
处理方法:原因: 过压、欠压、短路、过热、驱动器禁止、hall无效
在运行过程中出现“只响不转”的情况该怎样处理呢?这种情况下,电机不一定是坏了,小编建议按照以下步骤进行电机的调试确定出现此种情况的原因。
检查线路,如果是次接线,一定要确认好电机的相位线,或者按照图纸接线,切记两相步进电机的a+a-和b+b-千万不能接错,如果接错可能造成电机堵转,严重的话电机烧毁。驱动器的接线图产品里会有说明书,如果丢失请一定联系客服人员要版说明;如果是正在使用的电机出现这个问题,先检查电机线路是否有破损和断开,如果断开,也会造成这种情况。
如果步进电机和驱动器的接线没有问题,就检查负载和输入脉冲的频率。
1.检查负载,负载过重导致,电机脱开负载检查,如果脱开负载能够正常转动,那么说明电机负载过重。
2.检查输入脉冲的频率,步进电机的输入频率不能过高,过高时也会导致电机只响不转。
注意:
1)不同的电机对应的颜色不一样,使用时以电机资料说明为准,如57 与86 型电机线颜色是有差别的。
2)相是相对的,但不同相的绕组不能接在驱动器同一相的端子上,电机引线定义、串、并联接法应严格按照说明书上的示意图。
3)两相,三相,五相的步进电机电机对应的驱动器不同,需要适配合适的驱动器型号。
4)判断步进电机串联或并联接法正确与否的方法:在不接入驱动器的条件下用手直接转动电机的轴,如果能轻松均匀地转动则说明接线正确,如果遇到阻力较大和不均匀并伴有一定的声音说明接线错误。