伺服电机的特点_伺服电机的应用

屈育成 2020-08-25 10293

工业控制

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描述

　　伺服电机的使用范围很多，想要弄清楚伺服电机会在什么地方用？那就的从原理上来说一下电机的功能。

　　伺服电机，读着比较拗口的一个词语：伺服出处来自于英文servo。中文和英文共通的地方就在于这里，server是“服务，陪伴”的意思，在中文中通“伺候”有有些类似。

　　对于刚入工业自动化，或者刚刚接触机械的来说，伺服电机到底是什么意思？

　　其实非常简单的理解就是，这个电机是可以被精确地计算转动多少角度的，并且可以做到实时的位置反馈。这是不是感觉像是电机被什么东西实时的监控着？监视电机的就是编码器。

　　所以伺服电机的特点就非常鲜明了，伺服的特点就决定了伺服电机将会用在哪些设备上面。

　　1、精度高。精度高就可以对位置进行控制。

　　2、闭环控制响应快。响应快就可以对频率，力度的变化进行控制。

　　3、电机运动的全程都被控制中，那么整个电机就可以通过数字信号，或者脉冲信号，实现编程化的控制。也就是复杂运动。

　　是不是看到这感觉还是看不懂？下面聊聊你就懂了。我们将上面三大特点给翻译成工业现场中各种动作。

　　1、特点一：位置控制。

　　既然能够做到很精准的对位工作，那么是不是就可以做：贴标签，做两个产品的对位贴合，做宣传台。是不是就可以同时控制多个产品形成有规律的运动：例如舞台上面的灯球。是不是就可以在印花机，横纵缝纫上面做到很精确，是不是就可以做锯切。

　　所以在我们遇到任何一个设备上面，需要做到很精确的时候，首先就要想到可以用伺服。至于最终在设计产品的时候，是采用伺服电机，还是步进电机，就看性价比和精确度的要求程度了。

　　伺服电机的精度要比步进电机高非常多，17位编码器的伺服电机，可以达到普通步进电机精度的600倍。

　　在主要体现伺服位置模式的设备中就有了：

　　绗缝绗绣机，印花机，点胶机，贴合机，贴标机，叠片机，电子制造领域的检测输送台，各类传送线体，变位机，各类飞剪追剪的应用。

　　2020年最火热的口罩机上面使用的伺服电机，是750W的伺服，通过PLC或者运动控制器控制，主要的就是在拖动口罩原材料条的运动上面，实现的张力控制（你可以简单理解为高级版本的位置控制模式）。

　　对于不少刚从事这一行的朋友，如果你看一台设备要不要用到伺服，你就问问对方这个东西的加工精度，是否需要非常高。如果不需要很高，那就基本上步进电机或许就可以了。

　　2、特点二：闭环控制相关应用。

　　其实闭环控制响应快这特点，我们首先就能够想到各种阀门，开关的应用是不是？

　　那恭喜你，你确实答对了。

　　就拿我们现在最火热的呼吸机来说，呼吸机在进行空气和氧气混合的时候，就是使用的伺服阀。

　　在相应速度快方面，我们最先找到的的应用领域是：各种机床，你只要看到在频繁的改变转速，或者频繁的更换位置的机床基本上都使用伺服电机提供动力。

　　例如：5轴机床的所有轴都是伺服驱动的，这里面有几个主要是提供位置控制的。第二大的应用市场就是工业机器人市场。一个工业机器人使用6个伺服电机，其对伺服电机的精度控制和高响应度都非常高。

　　在快速相应应用的设备例如：车铣刨磨数控型机床，伺服转塔冲，折弯机，激光切割机等等。还有各类工业机器人，协作机器人，AGV小车都使用伺服电机。

　　3、特点三：对连续运动的精确控制。

　　这个特点主要是前两个特点的升华版本。比如说：伺服压力机，一个2000吨的伺服压力机，可以做到20000N·m的压力上面，他可以实时控制，这就是伺服可以控制的。

　　再比如说：线切割设备，这类设备在石材，多晶硅等市场极为常见。这就是在连续往复运动中能够做到精确的控制的典型代表。

　　如果一定要通俗化的解释伺服电机的应用场景：控制输出力度（专业名称叫扭矩）可大可小，同时可以做到力度变化很均匀的升高和减小。也就是说不单单最后的结果可以控制，还可以控制过程中的没一点。

　　下面说一下伺服电机的选型：

　　有不少人会在，伺服电机可以应用在哪些领域的时候，就提到伺服的恒定转速，恒定功率。

　　其实伺服的恒定转速和功率是在选型的时候才会考虑的参数。

　　说一下比较讨巧的东西，如果你打算设计一个设备，你已经有了关于设备的生产频率，还有其他电气设备的参数。那么你不了解伺服电机，就直接找一家伺服电机的厂家。直接让人家给你做适配的选型。这就不要你出力去计算了。

　　如果你确实希望自己计算，伺服电机怎么选型，那么你就要基本的知道需要多大的力矩。

　　一般情况下设备在设计过程中，就是大致了解多大力矩需求的，毕竟你要加工身设备，需要多大的力，其实是可以根据经验推算出来的。（你算不出来，那是你就是一张白纸，慢慢就学会了）。

　　实际上应该是考虑扭矩（转矩），电机功率和转矩计算公式。

　　即T=9550P/n

　　式中：

　　P一功率，kW;n一电机的额定转速，r/min;T一转矩，Nm。

　　伺服电机的输出转矩一定要大于工作机械所需要的转矩，一般需要一个安全系数。

　　机械功率公式：P=T*N/97500

　　P：功率单位W;T：转矩，单位克/cm;N：转速，单位r/min。

　　现实中伺服选型是怎么选的？

　　在实际操作中，你根据设备的参数，咨询一下伺服提供的厂家。厂家的销售工程师，会根据转速，转矩看哪一个电机比较合适。然后拿到现场测试，测试中根据实际的使用情况，调整参数，并且看这个伺服电机用在这个是否合适。比如说用在这个地方惯量太大，那么就要换成小惯量的伺服。比如这个地方使用中，需要带抱闸的，带油封的等等都是在现场使用评估中看出来的。伺服的选型基本上没有一步到位的。

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