數(shù)控機(jī)床中伺服驅(qū)動(dòng)器控制按其結(jié)構(gòu)可分成開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)(半閉環(huán))控制。如果詳細(xì)分類,開(kāi)環(huán)控制又可分為普通型和反饋補(bǔ)償型,閉環(huán)(半閉環(huán))控制也可分為普通型和反饋補(bǔ)償型。
1.閉環(huán)控制
伺服電機(jī)控制器由于開(kāi)環(huán)控制的精度不能很好地滿足機(jī)床的要求,為了提高伺服驅(qū)動(dòng)器的控制精度,最根本的辦法是采用閉環(huán)控制方式。即不但有前身控制通道,而且有檢測(cè)輸出的反饋通道,指令信號(hào)與反饋信號(hào)比較后得到偏差信號(hào),形成以偏差控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
2.反饋補(bǔ)償型開(kāi)環(huán)控制
開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的精度較低,這是由于伺服驅(qū)動(dòng)器的步距誤差、起停誤差、機(jī)械系統(tǒng)的誤差都會(huì)直接影響到定位精度。應(yīng)采用補(bǔ)償型進(jìn)行改進(jìn),這種系統(tǒng)且有開(kāi)環(huán)與閉環(huán)兩者的優(yōu)點(diǎn),即具有開(kāi)環(huán)的穩(wěn)定性和閉環(huán)的精確性。不會(huì)因?yàn)闄C(jī)床的諧振頻率、爬行、失動(dòng)等引起系統(tǒng)振蕩。反饋補(bǔ)償型開(kāi)環(huán)控制不需要間隙補(bǔ)償和螺距補(bǔ)償。
3.反饋補(bǔ)償型的半閉環(huán)控制
這種伺服驅(qū)動(dòng)器控制補(bǔ)償原理與開(kāi)環(huán)補(bǔ)償系統(tǒng)相同,由旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器組成的兩套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)均以鑒幅方式工作。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是成本高,要用兩套檢測(cè)系統(tǒng),優(yōu)點(diǎn)是比全閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)整容易,穩(wěn)定性好,適合用做高精度大型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。
4.半閉環(huán)控制
對(duì)于閉環(huán)控制系統(tǒng),合理的設(shè)計(jì)可以得到可靠的穩(wěn)定性和很高的精度,但是直接測(cè)量工作臺(tái)的位置信號(hào)需要用如光柵、有磁尺或直線感應(yīng)同步器等安裝、維護(hù)要求較高的位置檢測(cè)裝置。通過(guò)對(duì)傳動(dòng)軸或絲杠角位移的測(cè)量,可間接地獲得位置輸出量的等效反饋信號(hào)。由于這部分傳動(dòng)引起的誤差不能被閉環(huán)系統(tǒng)中不包含從旋轉(zhuǎn)軸到工作臺(tái)之間的傳動(dòng)鏈,因此這部分傳動(dòng)引起的誤差不能被閉環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償,所以稱這種由等效反饋信號(hào)構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)為半閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)器,這種控制方式稱為半閉環(huán)控制方式。
模塊化有框架直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型安裝結(jié)構(gòu)形式,它將無(wú)框架電機(jī)技術(shù)的節(jié)省空間與性能優(yōu)勢(shì)和有框架電機(jī)的便捷安裝融為一體。定子框架通過(guò)法蘭和止口與負(fù)載連接,類似有框架電機(jī)。轉(zhuǎn)子與負(fù)載通過(guò)一種新穎的壓縮連接結(jié)構(gòu)與負(fù)載軸緊密地連接到一起,使電機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載成為整體,消除了電機(jī)與負(fù)載之間的間隙和柔性,連接剛性得到極大地提高,不再需要像傳統(tǒng)電機(jī)那樣要求慣量匹配,通常允許有250:l的慣量失配,最高可達(dá)800:1,使得系統(tǒng)可以獲得較高的增益而不會(huì)振蕩,系統(tǒng)帶寬得到極大地提高;電機(jī)內(nèi)沒(méi)有軸承,利用負(fù)載軸的軸承支撐伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子,類似無(wú)框架電機(jī);因電機(jī)內(nèi)沒(méi)有精密軸承而降低了成本,比有框架電機(jī)具有更高的性價(jià)比;與無(wú)框架電機(jī)相比,無(wú)需考慮電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化了機(jī)械設(shè)計(jì)和安裝;伺服電機(jī)可以在任何方向上安裝,可以水平安裝或豎直安裝,但用戶需要選擇相應(yīng)的轉(zhuǎn)子負(fù)載軸承。
直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)與負(fù)載的連接主要有兩種方式:一種是帶有中空軸的有框架電機(jī)結(jié)構(gòu),負(fù)載軸直接插入電機(jī)的中空軸,或者電機(jī)為實(shí)心軸結(jié)構(gòu),負(fù)載軸與電機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器連接;另一種是無(wú)框架(分裝式)電機(jī)結(jié)構(gòu),定子安裝在負(fù)載的框架上,轉(zhuǎn)子直接安裝在負(fù)載軸上,使電機(jī)轉(zhuǎn)子成為負(fù)載的一部分,可以為用戶提供十分緊湊的機(jī)械設(shè)計(jì)解決方案。