隨著社會的發(fā)展，對機械行業(yè)也提出了很多新要求，對于生產(chǎn)效率而言要不斷提高才能夠創(chuàng)造更多價值。卷板機向高速、高精、高表面品質(zhì)和高穩(wěn)定性的方向發(fā)展，直接驅(qū)動技術的應用日益擴增。直接驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)勢，只有在控制系統(tǒng)、電機和測量系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)和配合之下才能得以充分發(fā)揮，測量系統(tǒng)對于體現(xiàn)直接驅(qū)動系統(tǒng)性能而言至關重要?；诠怆娛絾螆鰭呙杓夹g的直線光柵尺/角度編碼器具有高精度、高分辨率和細分誤差小的優(yōu)勢，非常適合直接驅(qū)動應用。
從控制理論方面看，由于半死循環(huán)卷板機控制系統(tǒng)無法克服卷板機傳動機構(gòu)產(chǎn)生的傳動誤差、高速往復運動時傳動機構(gòu)的熱變形誤差和磨損，全死循環(huán)作為可以消除傳動誤差的控制理論已越來越多地應用到現(xiàn)代卷板機控制中。驅(qū)動技術方面，液壓機因直接驅(qū)動與傳統(tǒng)驅(qū)動相比具有高精度、高動態(tài)特性、低摩擦、維護簡單和高效率等特點，在卷板機行業(yè)獲得廣泛應用。測量技術方面，由于絕對式編碼和界面技術、光電式單場掃描技術等的應用，測量反饋組件的精度、分辨率和安全性有了很大提高。
數(shù)控卷板機的效率提高有賴于控制系統(tǒng)、電機、機械部件和測量系統(tǒng)等的相互協(xié)調(diào)與配合。正確選擇測量系統(tǒng)，對于卷板機的性能特別是直接驅(qū)動系統(tǒng)具有重要作用。直接驅(qū)動系統(tǒng)效率的表現(xiàn)在很大程度上取決于位置測量組件的選擇，對測量組件有極高要求：①高的測量精度;②小的細分誤差;③高的分辨率;④無干擾。
直接驅(qū)動的最大優(yōu)勢在于其驅(qū)動組件(直線電機或力矩電機)和被驅(qū)動組件(工作臺或轉(zhuǎn)臺)之間沒有其它傳動部件，連接剛性高，因此直接驅(qū)動系統(tǒng)的控制環(huán)系統(tǒng)增益可遠遠大于傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)。高增益有其優(yōu)點，但同時也增加了對測量組件輸出信號品質(zhì)的要求，于直線電機而言為直線光柵尺，于力矩電機而言則為角度編碼器。
細分誤差不但影響直接驅(qū)動系統(tǒng)的定位精度，更會影響速度控制環(huán)的穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)的速度控制環(huán)按照進給系統(tǒng)的定位誤差對驅(qū)動系統(tǒng)的工作電流進行計算，進而控制直線電機或力矩電機實施加減速。數(shù)控卷板機進給速度較低時，進給系統(tǒng)跟隨細分誤差。直接驅(qū)動系統(tǒng)由于高增益由此控制帶寬大，在一個較大的速度范圍內(nèi)受細分誤差影響較大。在銑削工件時，剪板機由于細分誤差的影響，工件表面會有波紋狀加工痕跡，嚴重影響到工件的表面品質(zhì)，如圖3所示。一般說來，波紋狀痕跡的波長和振幅與細分誤差成正比。
由于細分誤差的存在，直接驅(qū)動的電機內(nèi)部會產(chǎn)生附加電流，從而產(chǎn)生額外的熱量和噪音。細分誤差和電機進給速度越大，電機發(fā)熱量和噪音越大。此外，控制系統(tǒng)從測量組件獲取位置值時，若位置信號分辨率與細分誤差較為接近，細分誤差會被辨識為卷板機進給系統(tǒng)的運動誤差，控制系統(tǒng)會隨機性地向進給系統(tǒng)發(fā)送補償信號。這會導致控制系統(tǒng)震蕩，直線電機的導軌等卷板機運動部件長時間高頻往復運動，從而加速磨損、降低使用壽命。
綜上所述，針對直接驅(qū)動系統(tǒng)的應用特點，光電式單場掃描直線光柵尺和角度編碼器為其位置控制環(huán)和速度控制環(huán)提供了高精度、高分辨率、小細分誤差的高品質(zhì)信號，保證了驅(qū)動系統(tǒng)的高效、平穩(wěn)運行，最終能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精、高表面品質(zhì)和高穩(wěn)定性的加工。 |
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