---

3 驅動裝置的反擊式粉碎機發(fā)展

FANUC的驅動裝置主要由3部分組成：電源、板式輸送鏈放大器、控制。
電源主要把交流變?yōu)橹绷?，把泵升電壓送回電網(wǎng)或加以處理，在電源故障時冷礦篩進行保護等功能。

早期開發(fā)的晶閘管伺服系統(tǒng)控制簡單，速度范圍能滿足一般數(shù)控機床的需要，由于晶閘管額定電流大，短時間過電流能力強，因此對大慣量直流伺服電機可以發(fā)揮過負荷、高速、高加減速的特點?？刂埔话悴捎靡葡嗫刂频姆椒ā＞чl管伺服系統(tǒng)的缺點是功率轉煤粉振動篩換的頻率較低，只能是電網(wǎng)的頻率50Hz或者高達300Hz。因此，其伺服裝置低速電流波動較大、調速范圍不大、快速響應慢。

由于上述原因， 從技術上FANUC又推出了PWM(脈沖寬度調制YZS系列小型振動電機)控制的電路。比如，以固定的頻率調制直流電源電壓V0，當方波的占空比△t/T0變化時，輸出平均電壓V1為：

V1=[△t/T0]V0 (3膠帶機)

然這種電壓的波形也是脈動的，但是由于調制的頻率可以達到很高，因此波形仍然可以很好。從上述原理看出，PW篩粉機M的特點可以使系統(tǒng)的快速性提得很高。如果采用晶體管，其動態(tài)調節(jié)時間比可控硅快，但允許的電流較小，因此比較適合中、小功率的驅動電路。

除了直流進給電機外，F(xiàn)ANUC的交流電機也采用PWM控制。交流電機的控制，是通過交流、直流、交流的原石料破碎機理產(chǎn)生交流電壓去控制交流電機。首先電網(wǎng)的交流電壓經(jīng)過整流變成直流電壓，供電給逆變器，它把直流磁路，減小低速脈動。這種電機非常適合數(shù)控車床和數(shù)控齒輪機床的應用。除此以外，F(xiàn)ANUC還開發(fā)了與機床主軸直連的主軸電機，油冷主軸電機。為了簡化變成交流；而逆變器是由PWM控制的，通過PWM電路，變化交流電壓的幅值，頻率低時，輸出電壓的幅值也低，頻率高時，由于采用PWM的控制，輸出電壓的幅值也高。這樣就達到變頻的同時也改變了電壓。不但進給驅動系統(tǒng)采用這個原理；而且交流主軸電機的調速也是如此。一般頻率為3kHz～10kHz。

伺服技術的發(fā)展與電力電子技術的發(fā)展有關，上世紀50年代初使用的功率電子器件為電子管、閘流管，體積大、壽命短、效率低；60年代之后，又相繼出現(xiàn)了晶閘管SCR(可控硅整流器)、功率晶體管GTR、功率場效應管MOSFET、絕緣柵三極管IGBT、智能功率模塊IPXZS系列旋轉篩M等。把功率放大、觸發(fā)控制、驅動、保護電路集成在一起。這些器件的出現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的控制性能及集成度、可靠性，從而縮小了尺寸，降低了成本。

4錘式打砂機 控制技術的發(fā)展

FANUC為了提高伺服裝置的性能和實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的功能，對控制技術不斷進行改進。其中最重要的控制功能為HRV控制。如圖2所示。FANUC的CNC采用交流伺服電機，實際流過繞組的電流為交流電流。這砂石生產(chǎn)線有二種方法可以進行控制：(1)電流控制環(huán)和控制都為AC量；(2)通過坐標變換電流變量為DC量進行控制。現(xiàn)在一般采用后者進行控制。也稱矢量變換控制。矢量控制原理為：交流電機中，轉子由定子繞組感應的電流產(chǎn)生磁場；而定子電流含兩個成份，一個影響激磁磁場，另一個影響電機輸出轉矩。這兩個電流成份在定子耦合在一起，為了使交流電機應用在既需要速度又需要轉矩控制的場合，必須把影響轉矩的電流成份解耦控制，采用磁通向量控制法就可以分離這兩個成份， 并進行獨立控制。HRV就是基于后者的控制。由于采用DC控制，它的控制特性不取決于電機的速度(即電流的頻率)，從速度控制的觀點出發(fā)，這意味著由轉矩指令決定的實際的轉矩與電機的速度無關。交流異步電機雖然價格便宜、結構簡單，早期由于電力電子器件笨重、落后，控制理論陳舊，控制性能差，所以交流電機很長時間沒有在NC系統(tǒng)上得到應用。隨著電力電子技術的發(fā)展，1971年，德國西門子的Blaschke發(fā)明了交流異步機的磁通矢量控制法；1980年，德國人Leonhard為首的研究小組在應用微處理器的矢量控制的研究中取得進展， 使矢量控制實用化。上世紀70年代末，NC機床逐漸采用異步電機為主軸的驅動電機。對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術取得的最大突破可以歸結為：交流驅動取代直流驅動、數(shù)字控制取代模擬控制(或者把它稱為軟件控制取代硬件控制)。這兩種突破的結果產(chǎn)生了交流數(shù)字驅動系統(tǒng)，特別是數(shù)字信號處理器DSP的應用，系統(tǒng)的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調試方便、柔性增強。因而推動了數(shù)控機床高精高速加工技術的發(fā)展。

圖2 HRV控制框棒磨式制砂機圖

HRV是“高響應矢量”(High Respons Vector)的意義。所謂HRV控制是對交流電機矢量控制從硬件和軟件方面進行優(yōu)化，以實現(xiàn)伺服裝置的高性能化，從而使數(shù)控機床的加工達到高速和高精；為了實現(xiàn)高速和高精，進給伺服裝置的HRV主要控制：(1)對輸入指令具有高精高速的響應；減少采樣時間，對電流進行高精度檢測；優(yōu)化軟件設計，對電流和速度進行控制，以加大速度增益和位置增益， 從而提高改善系統(tǒng)的性能；(2)對外部的干擾具有良好的魯棒性；(3)采用高精度編碼器； (4) 設置HRV濾波器， 減少機械諧振影響。通過以上措施可使系統(tǒng)的速度增益達到5000%，位置增益達到300/秒。而主軸伺服裝置的HRV主要控制：(1)設置H移動式皮帶輸送機RV濾波器，減少機械諧振影響，加大速度增益；提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；(2)精調加減速，提高同步性；(3)降低高速時繞組溫升。

5 采用慣性振動器數(shù)字伺服的自調諧技術，方便于調試

為了使用戶方便調試， 對伺服裝置， FANUC 還設計了“ Servo Guide”軟件工具。它采用自調諧(self tuning)技術通過計算機可自jzo振動電機動地把伺服參數(shù)進行設定，并顯示運轉的波形，使伺服系統(tǒng)方便、準確、快速地調試和進行維修。 (