在伺服系统中,交流伺服运动控制系统是最大的分支,它是一个集电气机械、自动控制、电气技术、机电一体化和计算机控制于一体的综合系统。在生产实践中,交流伺服运动控制的产品可以解决各种复杂的定位控制问题,如机器人轨迹控制、数控机床位置控制等。因此被广泛应用于加工机械、FA机械、医疗机械、机器人、自动流水线、半导体制造、元件组装、纺织机械等领域,并显示出越来越强的生命力。
在交流伺服运动控制产品的开发过程中,始终融合了先进的机电一体化技术和控制理论。交流运动控制产品的应用主要是机械配套,主要涉及机床、食品包装、纺织印染、电子制造、塑料机械、印刷造纸、橡胶机械等。具体市场份额比例如下表所示。
在机床领域,交流伺服运动控制产品的主要应用特点是:
(1)这里分析的交流伺服运动控制产品包括交流伺服(1)高速高精度。用于高速高精加工机床的进给驱动,主要有“旋转伺服电机加精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种。目前滚珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度为90m/min,加速度为1.5g;采用直线电机的高速高精度加工机床最大移动速度已达到208m/min,加速度为2g,仍有发展空间。
(2)多轴。随着五轴数控系统和编程软件的普及,五轴数控加工中心和数控铣床成为目前的热点,尤其是在加工自由曲面时,克服了三轴数控切削速度接近于零的切削劣势。控制器、交流伺服电机、专用控制平台和伺服检测装置,这些产品构成了一个完善的交流伺服运动控制产品,如图1所示。
2.食品包装
随着我国市场经济的快速发展和人民生活质量的提高,预计消费者对微波食品、休闲食品、冷冻食品等方便食品的需求将不断增加,这将直接带动相关食品包装的需求。预计中国食品和包装机械行业将在未来很长一段时间内保持正增长。因此,在“十一五”规划中,国家明确指出要缩小供需差距,使食品工业赶上世界先进水平,提供先进的技术设备。这就要求国内食品和包装机械年发展速度超过18%,新产品产值率达到25%。
交流伺服运动控制产品在食品包装领域的应用有以下特点:
(1)机械结构大大简化。传统的包装机械控制系统大多采用继电器和接触器控制电路,其复杂性随着执行机构和调节部件的增加而增加,使得机器越来越复杂,给制造、调整、使用和维护带来不便。交流伺服运动控制产品的应用,可以用微机、传感技术和新型伺服技术代替笨重的电气控制柜和驱动装置,大大减少了零件数量,简化了结构,减小了体积。
(2)提高了产品质量。参数变化越多,调节部件越多,交流伺服运动控制的优越性就越大,这是一般控制方法无法比拟的。流量伺服运动控制系统功能更多,可靠性更高,不仅能保留原有包装机的功能,还能赋予其他许多功能。比如液体饮料的软包装机,在气动、电气、机械的配合下,可以具有制盒、杀菌、灌装、封口的功能,还可以存储生产率、产品数量、故障现象、故障原因等数据。同时,这些数据可以根据实际情况进行处理,大大方便了操作,大大提高了包装机的可靠性。
3.纺织印染
近年来,随着纺织行业的快速发展,我国纺织机械设备的技术水平、产品开发能力和稳定性也有了很大提高,为下游企业开发新产品和提高产品质量奠定了可靠的基础。
中国是纺织机械生产大国。世界上没有任何一个国家拥有如此多的纺织机械、纺织设备、纺织仪器、电器、配件和附件生产企业。每年生产的品种和数量在世界上是独一无二的。但必须看到,面对如此大的市场,我们的产品开发和售后服务能力远远不能满足纺织企业的需求,技术创新远远落后于世界纺织机械强国,特别是在机电一体化的自动化、连续化、高速化、智能化方面,在新材料、新工艺、新制造技术方面,我们更是远远落后。
交流伺服技术在纺织设备中的应用是为了提高设备的性能,满足高精度控制的要求。目前,高档梳棉机、带自动调平的并条机、新型粗纱机、数控细纱机、分条整经机、浆纱机、圆网印花机等设备都应用了交流伺服运动控制产品。