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          2020OEM機械設計技術研討會云會議
          運動控制

          KBM 電機讓大搖籃擺轉臺舉重若輕

            2020年07月27日  

            在精密加工以及航空航天制造業中,五軸加工中心以及五/六軸自由度平臺被廣泛應用,近年來,搖籃擺結構轉臺也越來越多地被機械設計師們采納。隨著汽車模具、消費電子、醫療器械等行業的不斷發展,對轉臺的要求也越來越高,高速化、高精度化、高效率已成必然趨勢。科爾摩根直接驅動技術以其響應快、無傳動間隙、速度高等特點,在各個行業得到了廣泛應用。

            對于出力要求低,擺臂跨度小的小型搖籃擺機構,單邊直驅驅動就可以滿足要求。但是涉及到出力要求高(單邊扭矩大于 200N.M),跨度大(大于 1m)的應用場合時,顯然單邊直驅就力有不逮了,同時也容易因為跨度太大,機械變形造成精度和動態響應不足的問題。如果采用雙電機雙驅動,就需要處理雙驅動的同步 Gantry 問題,同樣精度和動態也會受影響問題變得復雜化。因此,單驅雙電機重載搖籃擺轉臺應運而生。

          重載搖籃擺轉臺面臨的挑戰

            在五軸機床的應用中,搖籃式的工作臺擺動機床的剛性好,加工效率高,加工范圍大,刀具長度對加工精度不會有影響,但是由于工作臺擺動機床需要克服自重以及工件的重量,所以很多擺臺設計時會有一些局限性,使得加工稍微大一些重一些的工件時,工作臺就無法擺動,傳統單邊驅動的這種機械設計方式對于這類重載搖籃擺轉臺就力有不逮。

            同樣的,在三軸飛行模擬仿真多用途轉臺(此平臺是飛行控制系統進行地面方針的關鍵設備)應用中,用來復現飛機和航天火箭的姿態角運動,進行綜合測試和物理仿真,是一個高精度的 3 自由度隨動系統。同樣面臨上述的局限性。

          科爾摩根直驅技術解決方案

            針對重載搖籃擺轉臺應用面臨的問題,科爾摩根運動控制專家為其推薦 KBM 無框直驅電機搭配 AKD 伺服驅動器的解決方案,可實現單驅動器驅動雙電機的方案,完美地解決了上述問題,讓大搖籃擺轉臺舉重若輕。

            轉臺采用兩個 KBM 無框電機進行鏡像安裝方式,主要由 KBM 轉子及定子、支撐軸承、工作臺等組成。兩臺 KBM電機由單個驅動器驅動,具有結構緊湊、無磨損、精度高、動態特性好、承載能力大等優勢。在這個解決方案中,最重要的一點是如何實現 KBM 無框電機的鏡像安裝,同時又能充分展現 KBM 無框電機使用靈活,適配性強的特點。

            實現方法:將兩個 KBM 鏡像對稱組合安裝,使用同一驅動器來驅動,反饋、Hall 僅采用其中一側。

            Step1.動子、定子完全物理對稱的精密安裝。注意對磁極 NS 進行檢測確認,可以使用磁極檢測筆確認。

            Step2.如何選定 Master(主動軸)側(主動軸并不一定是帶霍爾側):

            AKD/S700 MPhase 設為 0 ;

            設定反饋與電機正向相反側為 Master ;

            注:正視 KBM 出線端,逆時針方向為電機正向。

            Step3. UVW 接法

            Master WVU:因 電機是逆時針旋轉,UVW 反接 ,MPhase 相差 120 。

            Slave VWU:原因如下圖,調整 120 度 MPhase。

            Step4.靜態校正

            無需上電(如兩個 KBM 電機都不帶霍爾,這一步檢測校準很重要)

            勾取 Master WV (勾 W 夾 V )與 Slave VW (勾 V 夾 W ),以手轉動機構,觀察反電動勢一致性。

            若波形重合表示機構裝配達到物理對稱。(在沒有檢測校正之前,定子/動子需要適當進行位置調整。)

            Step5.單側輪流試動

            只接單側電機動力,AKD MPhase 設為 0 ,將級間電阻/電感 、峰值/尺寸電流調至正常。

            Step6.雙側聯動

            AKD 雙電機并聯設定,MPhase 設為 0,相間電阻 1/2,相間電感 2 倍, 峰值/持續電流 2 倍。

          給客戶帶來的收益

            采用高性能的 KBM 無框直驅電機搭配卓越的 AKD/S700 伺服驅動器的科爾摩根直驅技術解決方案,讓轉臺轉速更高、工作扭矩更大,同時具備高動態響應、高精度的特點。精度提高同時,單驅動雙電機方案,讓客戶調試更加方便快捷,且性能數據更加優異。最終實現了綜合效率提升 50%-100%。

            PS:沒有什么直驅轉臺是一臺 KBM 不能解決的,如果有,那就兩臺。

          標簽:科爾摩根我要反饋
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