开环进给伺服系统-概念-设计和应用

概念

简介

功率步进电机作为伺服驱动装置的开环进给系统,曾在硬线数控机床上得到广泛应用。自 20 世纪 70 年代以来,它逐渐被闭环进给系统所取代。尽管如此,在国内一些普通机床的数控化改造中,仍采用功率步进电机的开环进给系统。计算机的外围设备绘图机也普遍使用功率步进电机来驱动绘图笔。

功率步进电机

功率步进电机是一种无刷直流电机,其转子由永磁体组成。通过向定子的线圈施加脉冲电流,可以控制转子的旋转角度和方向。功率步进电机具有以下优点: 低成本:与其他伺服电机相比,功率步进电机成本低廉。 简单控制:功率步进电机易于控制,只需一个脉冲发生器和一个驱动器。 可靠性高:功率步进电机结构简单,没有易磨损部件,因此可靠性较高。

开环进给系统

开环进给系统是一种控制机械运动的系统,其不使用反馈机制。在开环进给系统中,功率步进电机由一个脉冲发生器驱动。脉冲发生器发出脉冲,驱动功率步进电机以特定速度和方向旋转。 开环进给系统具有以下优点: 简单性:开环进给系统结构简单,易于设计和实现。 低成本:由于没有反馈机制,因此开环进给系统成本较低。 高响应性:开环进给系统响应速度快,可以快速改变机械运动。

局限性

功率步进电机开环进给系统也存在以下局限性: 精度低:由于没有反馈机制,开环进给系统的精度受到电机步距和控制脉冲频率的影响。 扭矩脉动:功率步进电机在旋转时会产生扭矩脉动,这可能会影响机械运动的平稳性。 共振:功率步进电机开环进给系统可能发生共振,导致机械运动不稳定。 开环进给伺服系统

应用

尽管存在局限性,功率步进电机开环进给系统仍然在以下应用中广泛使用: 普通机床的数控化改造:在一些普通机床的数控化改造中,使用功率步进电机的开环进给系统是一种经济有效的解决方案。 计算机外围设备:在绘图机等计算机外围设备中,功率步进电机开环进给系统用于驱动绘图笔。 其他应用:功率步进电机开环进给系统还可用于其他应用,例如自动化装配线和包装设备。

结论

功率步进电机开环进给系统是一种低成本、简单且可靠的机械运动控制解决方案。虽然其精度较低,但它在某些应用中仍然是可行的选择。随着技术的发展,闭环进给系统在精度和性能上具有优势,已成为现代数控机床和自动化设备的首选选择。

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