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佛山市法拉特傳動科技有限公司
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翻轉變位機用精密RV減速機

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    由于交流異步電機變頻調速容易實現恒轉矩、恒功率的功能,又沒有直流電機的炭刷,因此很快就被采用在數控機床的主軸上。隨著數控機床速度的提高,為了簡化傳動鏈,甚至采用“零傳動”的結構,因而出現了電主軸。把機床的主軸與主軸電動機集成在一起,它的機械結構雖然很簡單,但精度和可靠性卻要求很高。當前,一般內裝主軸電機速度達到12000~15000r /min;電機采用三相異步電機的結構,并采用改變極對數的方法改變分級變速。,又出現同步電機的結構,采用稀土磁鐵,提高輸出轉矩,設計機床結構,還開發了寬范圍恒功率的主軸電機。這有兩種方法:降低原有電機的功率,擴大恒功率調速范圍;利用變極對數,達到恒功率。采用FANUC主軸電機規格如表2
表2 FANUC主軸電機規格
型號特點額定功率范圍
(kW)
速度范圍(r/min)
(基速-速)
應用
ai標準型0.55~454,500~15,000車床、加工中心
aip寬范圍恒功率5.5~224,500~8,000車床、加工中心
aiT電機與機床主軸
直連
1.5~225,000~20,000車床、加工中心
aiL高精度直連,油
3.5~2215,000~20,000車床、加工中心
aiB內裝0.55~501,000~30,000車床、加工中心
aiH高壓供電0.55~1004,000~20,000車床、加工中心
3 驅動裝置的發展
FANUC的驅動裝置主要由3部分組成:電源、放大器、控制。
電源主要把交流變為直流,把泵升電壓送回電網或加以處理,在電源故障時進行保護等功能。
早期開發的晶閘管伺服系統控制簡單,速度范圍能滿足一般數控機床的需要,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揮過負荷、高速、高加減速的特點。控制一般采用移相控制的方法。晶閘管伺服系統的缺點是功率轉換的頻率較低,只能是電網的頻率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)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Dt/T0變化時,輸出平均電壓V1為:
V1=[Dt/T0]V0(3)
雖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,PWM的特點可以使系統的快速性提得很高。如果采用晶體管,其動態調節時間比可控硅快,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,FANUC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、交流的原理產生交流電壓去控制交流電機。首先電網的交流電壓經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控車床和數控齒輪機床的應用。除此以外,FANUC還開發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。

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