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伺服电机配行星减速机的应用场合
2015-06-29 17:36:25

伺服电机配行星减速机的应用场合
 

 现代工业设备应用中在高精度应用场合随着伺服电机技术的发展,从高扭矩密度乃至于高功率密度,使转速的提升高过3000rpm,由于转速的提升,使得伺服电机的功率密度大幅提升。这意谓着伺服电机是否需要搭配减速机,其决定因素主要是从应用的需求上及成本的考虑来审视。

然而,到底在什么样的应用场合需求必须搭配伺服行星减速机

1、重负何高精度:必须对负载做移动并要求精密定位时便有此需要。一般像是航空、卫星、医疗、军事科技、晶圆设备、机器人等自动化设备。他们的共同特征在于将负载移动所需的扭矩往往远超过伺服电机本身的扭矩容量。而透过减速机来做伺服电机输出扭矩的提升,便可有效解决这个问题。

2、提升扭矩:输出扭矩提升的方式,可能采用直接增大伺服电机的输出扭矩方式,但这种方式不但必须使用昂贵大功率的伺服电机,马达还要有更强壮的结构,扭矩的增大正比于控制电流的增大,此时采用比较大的驱动器,功率电子组件和相关机电设备规格的增大,又会使控制系统的成本大幅增加。

3、增加使用效率:理论上,提升伺服电机的功率也是输出扭矩提升的方式,可藉由增加伺服马达两倍的速度来使得伺服系统的功率密度提升两倍,而且不需要增加伺服驱动器等控制系统组件的规格,也就是不需要增加额外的成本。而这就需透过行星减速机的搭配来达到提升扭矩的目的了。所以说,高功率伺服电机的发展是必须搭配应用减速机,而非将其省略不用。

4、提高使用性能:据了解,负载惯量的不当匹配,是伺服控制不稳定的最大原因之一。对于大的负载惯量,可以利用减速比的平方反比来调配最佳的等效负载惯量,以获得最佳的控制响应。所以从这个角度来看,行星减速机为伺服应用的控制响应的最佳匹配。

5、增加设备使用寿命:行星减速机还可有效解决电机低速控制特性的衰减。由于伺服电机的控制性会由于速度的降低,导致产生某程度上的衰减,尤其在对于低转速下的讯号撷取和电流控制的稳定性上,特别容易看出。因此,采用减速机能使电机具有较高转速。

6、降低设备成本:从成本观点,假设0.4KW的AC伺服电机搭配驱动器,需耗费一单位设备成本,以5KW的AC伺服电机搭配驱动器必须耗费15单位成本,但是若采用0.4KW伺服电机与驱动器,搭配一组减速机就能够达到前述耗费15个单位成本才能完成的事,在操作成本上节省50%以上。

 

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附:关于行星减速机选型:

伺服电机选型:

转速(根据需要选择)

转矩(根据负载结构和重量以及转速计算需要伺服电机需要输出的力矩)

转动惯量(此参数关系伺服在机械结构上的运行精度,通过负载结构重量计算)

一般都要留有一定余量,即安全系数。

通过此三个参数结合选型样本来选择伺服电机的型号。

行星减速机选型:

减速比(根据电机的转速与最终需要输出的转速之比以及最终需要输出的转矩与电机转矩之比以及机械转动惯量与电机的转动惯量之比的开方来最终确定)

额定承载扭矩(最终的输出扭矩不要大于减速机的额定扭矩,与减速机寿命有关)

精度(根据用户需要选择适当的精度要求)

安装配合尺寸(负载与减速机之间的配合安装以及电机与减速机之间的配合安装等根据产品图纸来确定)

上述便是如何选伺服电机和减速机的一般要确定的参数。

 

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