隨著市場的發展和國內功率電子技術、微電子技術、計算機技術及控制原理等技術的進步，國內數控系統、交流伺服驅動器及伺服電動機這兩年有了較大的

 

發展，在某些應用領域打破了國外的壟斷局面。筆者因多年從事數控技術工作，使用了多套日本安川、松下、三洋等數字伺服，但最近因國產伺服性價比好，使

 

用了一些數控技術公司生產的交流伺服驅動及電動機，對使用中某些方面總結了一些簡單實用的技巧。

 

1　KNDSD100基本性能

 

1.1　基本功能

 

SD100采用國際上先進的數字信號處理器（DSP）TM320（S240）、大規?？删幊涕T陣列（FPGA）、日本三菱的新一代智能化功率模塊（1PM），集成度高，體積小，具有超速、過流、過載、主電源過壓欠壓、編碼器異常和位置超差等保護功能。

 

與步進電動機相比，交流伺服電動機無失步現象。伺服電動機自帶編碼器，位置信號反饋至伺服驅動器，與開環位置控制器一起構成半閉環控制系統。調速比寬 1：5000，轉矩恒定，1 r和2000r的扭矩基本一樣，從低速到高速都具有穩定的轉矩特性和很快的響應特性。采用全數字控制，控制簡單靈活。用戶通過參數修改可以對伺服的工作方式、運行特性作出適當的設置。目前價格僅比步進電動機高2000～3000元。

 

1.2 參數調整

 

SD100為用戶提供了豐富的用戶參數0～59個，報警參數1～32個，監視方式（電動機轉速，位置偏差等）22個。用戶可以根據不同的現場情況調整參數，以達到最佳控制效果。幾種常用的參數的含義是：

 

（1）“0”號為密碼參數，出廠值315，用戶改變型號必須將此密碼改為385。

 

（2）“1”號為型號代碼，對應同系列不同功率級別的驅動器和電動機。

 

（3）“4”號為控制方式選擇，改變此參數可設置驅動器的控制方式。其中，“0”為位置控制方式；“1”為速度控制方式；“2”為試運行控制方式；“3”為JOG控制方式；“4”為編碼器調零方式；“5”為開環控制方式（用戶測試電壓及編碼器）；“6”為轉矩控制方式。

 

（4）“5”號為速度比例增益，出廠值為150。此設置值越大，增益越高，剛度越高。參數設置根據具體的伺服驅動型號和負載情況設定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大。在系統不產生振蕩情況下，應盡量設定較大些。

 

（5）“6”號為速度積分時間常數，出廠值為20。此設定值越小，積分速度越快，太小容易產生超調，太大使響應變慢。參數設置根據具體的伺服驅動型號和負載確定。一般情況下，負載慣量越大，設定值越大。

 

（6）“40”、“4l”號為加減速時間常數，出廠設定為0。此設定值表示電動機以0～100r/min轉速所需的加速時間或減速時間。加減速特性呈線性。

 

（7）“9”號為位置比例增益，出廠沒定為40。此設置值越大，增益越高，剛度越高，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數值太大可能會引起振蕩或超調。參數數值根據具體的伺服驅動型號和負載情況而定。

 

 

2  KNDSD100的參數設置技巧

 

SD100伺服驅動器和凱恩帝數控系統相配時，只需設定表1中的參數，其余參數，一般情況下，不用修改。

電子齒輪比的設置如下：配KND-SD100伺服驅動器，應將KND系統的電子齒輪比設置為CMR/CMD=1：1，。KND-SD100伺服驅動器電子齒輪比設置為

 

位置指令脈沖分頻分子（PA12）/位置指令脈沖分頻分母（PA13）=4×2500（編碼器條紋數）/帶輪比×絲杠螺距×1000

 

分子分母可約成整數。

 

對于車床，如果X軸以直徑編程，以上公式分母應乘以2，即： #p#分頁標題#e#

 

位置指令脈沖分頻分子（PA12）/位置指令脈沖分頻分母（PA13）=4×2500（編碼器條紋數）/帶輪比×絲杠螺距×1000×2

 

例：X軸絲杠螺距為4mm,1：1傳動；Z軸絲杠螺距為6mm,1：2減速傳動，則X軸驅動器的電子齒輪比為

 

PA12/PA13=4×2500/（1×4×1000×2）=5/4。

 

Z軸驅動器的電子齒輪比為

 

PA12/PA13=4×2500/（6×1000×1/2）（減速傳動比）=10/3

 

所以，對于X軸驅動器，PA/2/PA/3應設定為5/4,對于Z軸驅動器，PA12/PA13應設定為10/3。

 

3　KNDSD100的參數優化技巧

 

（1） 根據上述設置好SD100伺服驅動器參數后，開始優化調整伺服性能，即驅動增益參數的調整。一般SD100驅動器保持缺省的增益參數，基本可以滿足用戶的加工要求。在缺省增益運行電動機時，如果電動機發出異常聲音，則要首先考慮電動機軸的安裝是否存在問題。經檢查問題后可考慮采用共振抑制的辦法，修改7號參數（轉矩濾波器）和8號參數（速度檢測低通濾波器）來抑制電動機產生的振動。7、8號參數缺省參數為100，可試著每次將7、8號參數分別減少10，按確認鍵。運行電動機，如還不正常，再減少10，直到電動機無異常聲音。一般7，8號參數的調整范圍為20～80之間，這樣基本能達到共振抑制的效果。

 

（2） 保持出廠參數時達不到加工效果，比如車床車出的斜面粗糙度值大，可試著再調整如下參數：①速度比例增益PA5的調整：確認驅動器正常啟動，用數控系統手動控制電動機轉動（機床移動）。確認如果電動機不振動，加大調整此參數。設定值越大，剛性越大，機床的定位精度越高，每次加大數值5，直到產生振動，將此值減小到穩定后，再將此值減10；②位置比例增益PA9：在穩定范圍內，盡量設置得較大，這樣機床跟蹤特性好，滯后誤差小。同速度比例增益的調整相似，在不產生振動的情況下應盡可能調大此值；③如以上兩參數提高后還達不到加工效果，可采用調整7、8號參數的方法進行振動的抑制參數調整。調整后，驅動器5、9 號參數可以再向上調一些，這樣應該可以滿足用戶的加工要求。

4　KNDSD100的故障處理技巧

 

一旦出現報警信號，伺服單元將禁止電動機運行，以及對用戶參數的調整，直至斷電后重新上電。用戶可以根據顯示的報警信息來判斷故障的類型以及引起故障的原因。具體故障處理辦法可以參考SD100用戶手冊。如果連報警都沒有，那自然就是驅動器故障。當然，還有可能是伺服根本沒有故障，而是控制信號或上位機有問題導致伺服沒有動作。

 

除了看驅動器上的錯誤、報警號，查手冊外，有時最直接的判斷就是互換，如數控車床的X軸和Z軸互換（型號相同才可以）。或在伺服電動機功率差距不大的情況下，修改伺服驅動器某些特征參數（如KNDSD100的“1”號型號代碼參數），短時間內互換，確定故障后再換回來是可以的。

 

還可以通過修改數控系統參數，將某軸如X軸鎖住，不讓系統檢測X軸，達到判斷目的。但應注意：X軸與Z軸互換，即使型號相同，機床可能因為負載不同、參數不同而產生問題。在確認檢查方案動手前，一定要考慮全面，以免造成不必要的損失。

 

再有，因為交流伺服單元通常使用數控系統統一供電系統，三相交流220 V的電壓來自伺服變壓器。所以在操作過程中必須符合操作規范。例如：U、V、W三相輸出必須按照正確的順序連接，否則電動機將不能正常運轉，將給出報警信號，并禁止電動機運行。

 

此外，還可以利用報警表（表2）提示來處理故障。

5　伺服電動機的其他問題處理技巧

 

（1）電動機竄動：在進給時出現竄動現象，測速信號不穩定，如編碼器有裂紋；接線端子接觸不良，如螺釘松動等；當竄動發生在由正方向運動與反方向運動的換向瞬間時，一般是由于進給傳動鏈的反向問隙或伺服驅動增益過大所致； #p#分頁標題#e#

 

（2） 電動機爬行：大多發生在起動加速段或低速進給時，一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態不良，伺服系統增益低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動機和滾珠絲杠聯接用的聯軸器，由于連接松動或聯軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機的轉動不同步，從而使進給運動忽快忽慢；

 

（3）電動機振動：機床高速運行時，可能產生振動，這時就會產生過流報警。機床振動問題一般屬于速度問題，所以應尋找速度環問題；

 

（4）電動機轉矩降低：伺服電動機從額定堵轉轉矩到高速運轉時，發現轉矩會突然降低，這時因為電動機繞組的散熱損壞和機械部分發熱引起的。高速時，電動機溫升變大，因此，正確使用伺服電動機前一定要對電動機的負載進行驗算；

 

（5） 電動機位置誤差：當伺服軸運動超過位置允差范圍時（KNDSD100出廠標準設置PA17：400，位置超差檢測范圍），伺服驅動器就會出現“4”號位置超差報警。主要原因有：系統設定的允差范圍小；伺服系統增益設置不當；位置檢測裝置有污染；進給傳動鏈累計誤差過大等；

 

（6）電動機不轉：數控系統到伺服驅動器除了聯結脈沖+方向信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24 V繼電器線圈電壓。伺服電動機不轉，常用診斷方法有：檢查數控系統是否有脈沖信號輸出；檢查使能信號是否接通；通過液晶屏觀測系統輸入/出狀態是否滿足進給軸的起動條件；對帶電磁制動器的伺服電動機確認制動已經打開；驅動器有故障；伺服電動機有故障；伺服電動機和滾珠絲杠聯結聯軸節失效或鍵脫開等。

 

6　結語

 

綜上所述，數控機床伺服驅動器的正確使用除按用戶手冊正確設置參數外，還應結合使用現場和負載情況，靈活操作。實際工作中，使用者只有具備較強的參數理解能力和實踐技能，才能摸索出調試驅動器和電動機的技巧，才能用好伺服驅動和伺服電動機。