伺服马达与定位系统`3
伺服马达工作原理

伺服马达工作原理引言概述:伺服马达是一种常用的电动机,广泛应用于工业自动化、机器人技术、航空航天等领域。
它具有高精度、高效率、高可靠性等特点,成为现代工业中不可或缺的关键设备。
本文将详细介绍伺服马达的工作原理,以帮助读者更好地理解和应用伺服马达。
一、电磁感应原理1.1 磁场产生伺服马达的工作原理基于电磁感应现象。
当通电流经过马达中的线圈时,会产生磁场。
这个磁场可以由永久磁铁或其他方式产生。
磁场的强弱和方向决定了电机的性能和运动方式。
1.2 电流控制伺服马达通过控制通电线圈中的电流来实现精确的运动控制。
电流的大小和方向决定了线圈中的磁场强度和方向,从而影响转子的位置和速度。
通过调节通电线圈的电流,可以实现精确的位置控制和速度调节。
1.3 磁场与转子的相互作用伺服马达的转子上带有永久磁铁或其他磁性材料。
当通电线圈中的磁场与转子上的磁场相互作用时,会产生力矩,推动转子转动。
通过调节通电线圈中的电流,可以控制转子的转动方向和速度。
二、反馈系统2.1 位置反馈为了实现精确的位置控制,伺服马达通常配备了位置反馈系统。
位置反馈系统可以通过编码器、脉冲计数器等装置来测量转子的实际位置,并将该信息反馈给控制系统。
控制系统根据反馈信息与期望位置进行比较,调整电流控制,使转子达到期望位置。
2.2 速度反馈除了位置反馈外,伺服马达还可以配备速度反馈系统。
速度反馈系统可以通过测量转子的实际转速,并将该信息反馈给控制系统。
控制系统根据反馈信息与期望速度进行比较,调整电流控制,使转子达到期望速度。
2.3 加速度反馈为了更好地控制转子的加速度和减速度,某些伺服马达还可以配备加速度反馈系统。
加速度反馈系统可以通过测量转子的实际加速度,并将该信息反馈给控制系统。
控制系统根据反馈信息与期望加速度进行比较,调整电流控制,使转子达到期望加速度。
三、控制系统3.1 闭环控制伺服马达通常采用闭环控制系统。
闭环控制系统通过不断测量反馈信号与期望信号之间的差异,并根据差异调整电流控制,使转子达到期望位置、速度或加速度。
伺服电机的控制方式和运动控制系统

伺服电机的控制方式和运动控制系统伺服电机是一种能够根据控制信号精确地控制旋转角度、转速和位置的电机,广泛应用于工业自动化领域。
在实际应用中,为了使伺服电机能够实现精准的控制,需要配合合适的控制方式和运动控制系统。
下面将介绍伺服电机的控制方式和运动控制系统。
一、伺服电机的控制方式1. 位置控制位置控制是指通过控制伺服电机的旋转角度或线性位置来控制工件或设备的位置。
在位置控制中,通常需要通过编码器等反馈装置实时监测伺服电机的位置,从而调整控制信号,使电机按照设定的位置参数进行运动。
2. 速度控制速度控制是指通过控制伺服电机的转速来实现控制目标。
通过调节电机的输入电压、电流或脉冲信号,可以实现对电机转速的精准控制。
速度控制广泛应用于需要稳定速度输出的场合,如汽车行驶控制、风机调速等。
3. 力矩控制力矩控制是指通过控制伺服电机的输出扭矩来实现对负载的力矩控制。
在一些需要对工件施加精确力矩的场合,如加工中心、机器人等,力矩控制是非常重要的控制方式。
二、运动控制系统1. 传感器传感器是运动控制系统中的重要组成部分,用于实时监测电机的位置、速度、力矩等参数。
常用的传感器包括编码器、霍尔传感器、压力传感器等,它们可以将实时采集到的数据反馈给控制系统,实现对电机的闭环控制。
2. 控制器控制器是指控制电机运动的核心部件,根据传感器反馈的数据计算出控制信号,并输出给伺服电机,以实现对其位置、速度或力矩的精准控制。
控制器通常可分为单轴控制器和多轴控制器,用于不同数量的电机同时运动的控制。
3. 运动控制算法运动控制算法是指控制系统中用于计算控制信号的算法,包括位置环控制、速度环控制、力矩环控制等。
运动控制算法的设计和优化对系统的性能和稳定性有重要影响,需要根据具体的应用场景选择合适的算法。
综上所述,伺服电机的控制方式和运动控制系统是伺服系统中至关重要的组成部分,直接影响到系统的性能和稳定性。
通过选择合适的控制方式和运动控制系统,可以实现对伺服电机的精准控制,满足不同应用场景的需求。
伺服马达工作原理

伺服马达工作原理伺服马达是一种用于控制精确位置和速度的机电,广泛应用于工业自动化、机器人技术、航空航天等领域。
它的工作原理基于电磁感应和反馈控制。
伺服马达由机电本体、编码器、控制器和电源组成。
机电本体是驱动装置,通过产生旋转力矩来实现机械运动。
编码器用于测量机电的转动角度和速度,并将这些信息反馈给控制器。
控制器根据编码器的反馈信号,计算出驱动机电的控制信号,以实现精确的位置和速度控制。
电源为伺服马达提供所需的电能。
在伺服马达工作时,控制器会发送一个控制信号给机电本体,控制信号的特点是具有一定的频率和占空比。
机电本体根据控制信号的频率和占空比,产生相应的电磁场,使得马达转动。
同时,编码器会实时测量机电的转动角度和速度,并将这些信息反馈给控制器。
控制器通过比较编码器的反馈信号和设定值,计算出误差,并根据误差的大小调整控制信号的频率和占空比,使得机电能够精确地达到设定的位置和速度。
伺服马达的工作原理可以通过以下步骤来理解:1. 控制信号发送:控制器根据设定值和编码器的反馈信号,计算出误差,并将控制信号发送给机电本体。
2. 电磁场产生:机电本体接收到控制信号后,根据信号的频率和占空比,产生相应的电磁场。
电磁场的强弱和方向决定了机电的转动力矩和方向。
3. 机械运动:电磁场作用下,机电本体产生旋转力矩,驱动机械实现运动。
机电的转动角度和速度由编码器实时测量并反馈给控制器。
4. 反馈控制:控制器根据编码器的反馈信号,计算出误差,并根据误差的大小调整控制信号的频率和占空比。
通过不断调整控制信号,控制器使得机电能够精确地达到设定的位置和速度。
伺服马达的工作原理可以通过闭环控制系统来解释。
控制器是系统的核心,它不断地接收编码器的反馈信号,并根据误差调整控制信号,以实现精确的位置和速度控制。
编码器的作用是测量机电的转动角度和速度,并将这些信息反馈给控制器。
控制器根据编码器的反馈信号和设定值,计算出误差,并通过调整控制信号来减小误差。
伺服马达工作原理

伺服马达工作原理伺服马达是一种用于控制精确位置和速度的电动机。
它采用闭环控制系统,通过传感器和反馈机制来实现精确的位置和速度控制。
在本文中,我们将详细介绍伺服马达的工作原理。
一、基本结构伺服马达由电动机、编码器、控制器和电源组成。
电动机负责转动,编码器用于测量转动角度和速度,控制器根据编码器的反馈信号来控制电动机的转动,电源为整个系统提供电能。
二、闭环控制系统伺服马达采用闭环控制系统,即控制器通过不断地与编码器进行反馈比较,调整电动机的转动,使其达到预定的位置和速度。
闭环控制系统的优势在于能够实现高精度的控制,提高系统的稳定性和响应速度。
三、工作原理1. 位置控制伺服马达的位置控制是通过编码器来实现的。
编码器将电动机的转动角度转换为数字信号,并将其发送给控制器。
控制器根据设定的位置信号和编码器的反馈信号来调整电动机的转动,使其达到预定的位置。
2. 速度控制伺服马达的速度控制是通过编码器的反馈信号来实现的。
编码器测量电动机的转动速度,并将其发送给控制器。
控制器根据设定的速度信号和编码器的反馈信号来调整电动机的转动速度,使其达到预定的速度。
3. 力矩控制伺服马达的力矩控制是通过控制器对电动机的电流进行调节来实现的。
控制器根据设定的力矩信号和编码器的反馈信号来调整电动机的电流,从而控制电动机的力矩。
四、应用领域伺服马达广泛应用于工业自动化领域,例如机床、印刷设备、包装机械等。
由于其精确的位置和速度控制能力,伺服马达也被广泛应用于机器人、航空航天设备、医疗器械等高精度领域。
五、优势和不足伺服马达的优势在于其高精度的位置和速度控制能力,以及快速响应和稳定性。
然而,伺服马达也存在一些不足之处,例如成本较高、对电源质量要求较高等。
六、总结伺服马达是一种用于控制精确位置和速度的电动机。
它采用闭环控制系统,通过传感器和反馈机制实现精确的位置和速度控制。
伺服马达广泛应用于工业自动化领域和高精度领域,具有高精度、快速响应和稳定性等优势。
伺服马达工作原理

伺服马达工作原理一、概述伺服马达是一种常见的电动机,广泛应用于工业自动化控制系统中。
它通过接收控制信号,实现精确的位置、速度和力矩控制。
本文将详细介绍伺服马达的工作原理。
二、基本构成伺服马达主要由机电、编码器、控制器和功率放大器等组成。
1. 机电:伺服马达通常采用直流机电或者交流机电。
直流机电的工作原理是基于洛伦兹力的作用,通过电流在磁场中产生转矩;而交流机电则是通过电流在电磁场中产生转矩。
2. 编码器:编码器用于测量机电的转动位置和速度。
它通常由光电传感器和编码盘组成,通过检测光电传感器接收到的光信号来确定机电的位置和速度。
3. 控制器:控制器是伺服马达的核心部件,负责接收来自外部的控制信号,并根据信号调整机电的运动。
控制器通常由微处理器和控制算法组成,可以实现位置闭环控制、速度闭环控制和力矩闭环控制等。
4. 功率放大器:功率放大器用于将控制器输出的低功率信号放大到足够驱动机电的高功率信号。
它通常采用功率晶体管或者功率集成电路,能够提供足够的电流和电压给机电。
三、工作原理伺服马达的工作原理可以分为位置控制、速度控制和力矩控制三个层次。
1. 位置控制:位置控制是伺服马达最基本的功能。
当控制器接收到位置控制信号后,它会根据编码器测量的位置信息与目标位置进行比较,并计算出误差值。
然后,控制器会根据误差值调整输出信号,通过功率放大器驱动机电,使机电转动到目标位置。
2. 速度控制:速度控制是在位置控制的基础上进行的。
当控制器接收到速度控制信号后,它会根据编码器测量的速度信息与目标速度进行比较,并计算出误差值。
然后,控制器会根据误差值调整输出信号,通过功率放大器驱动机电,使机电以目标速度运动。
3. 力矩控制:力矩控制是在速度控制的基础上进行的。
当控制器接收到力矩控制信号后,它会根据编码器测量的机电输出力矩与目标力矩进行比较,并计算出误差值。
然后,控制器会根据误差值调整输出信号,通过功率放大器驱动机电,使机电输出目标力矩。
伺服马达工作原理

伺服马达工作原理伺服马达是一种常用的电动机,广泛应用于工业自动化、机器人、CNC机床等领域。
它通过控制电流和电压的变化,实现精确的转速和位置控制。
下面将详细介绍伺服马达的工作原理。
一、伺服马达的结构伺服马达由电动机、编码器、控制器和电源组成。
电动机是伺服马达的核心部件,它通过转子和定子之间的相互作用产生转动力。
编码器用于测量电动机的转动角度和速度,将这些数据传输给控制器。
控制器根据编码器的反馈信号,调节电流和电压,控制电动机的转速和位置。
电源为伺服马达提供所需的电能。
二、伺服马达的工作原理伺服马达的工作原理可以简单概括为:控制器接收编码器的反馈信号,根据设定的目标值计算出误差值,然后通过调节电流和电压来减小误差,使电动机达到所需的转速和位置。
1. 反馈信号编码器是伺服马达的反馈装置,它可以测量电动机的转动角度和速度,并将这些数据传输给控制器。
控制器根据编码器的反馈信号来判断电动机的实际状态,从而调整控制策略。
2. 误差计算控制器接收编码器的反馈信号后,将其与设定的目标值进行比较,计算出误差值。
误差值表示电动机当前的偏差程度,是控制器调节的依据。
3. 控制策略控制器根据误差值选择合适的控制策略,常见的控制策略有位置控制、速度控制和电流控制。
- 位置控制:控制器根据误差值计算出需要移动的距离,然后通过调节电流和电压来控制电动机的转动角度,使其达到目标位置。
- 速度控制:控制器根据误差值计算出需要达到的目标速度,然后通过调节电流和电压来控制电动机的转速,使其达到目标速度。
- 电流控制:控制器根据误差值计算出需要的电流大小,然后通过调节电流和电压来控制电动机的输出扭矩,使其达到目标输出扭矩。
4. 调节电流和电压控制器根据选择的控制策略,通过调节电流和电压来控制电动机的转速和位置。
调节电流可以改变电动机的输出扭矩,调节电压可以改变电动机的转速。
三、伺服马达的优势伺服马达相比于普通电动机具有以下优势:1. 高精度:伺服马达能够实现高精度的转速和位置控制,误差通常在几个角度或几个毫米以内。
伺服控制系统的4种控制方式
伺服控制系统的4种控制方式导语:伺服控制系统的3种控制方式,速度控制和转矩控制,位置控制。
伺服控制系统的3种控制方式,速度控制和转矩控制,位置控制基础知识一、伺服系统组成(自上而下)控制器:plc,变频器,运动控制卡等其他控制设备,也称为上位机;伺服驱动器:沟通上位机和伺服电机,作用类似于变频器作用于普通交流马达。
伺服电机:执行设备,接受来自驱动器的控制信号;机械设备:将伺服电机的圆周运动(或直线电机的直线运动)转换成所需要的运动形式;各类传感器和继电器:检测工业控制环境下的各种信号送给上位机或驱动器做为某些动作的判断标准。
二、伺服控制方式三种控制方式:速度控制方式,转矩控制方式,位置控制方式。
速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的,位置控制是通过发脉冲来控制的。
▶如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出一个恒转矩,当然是用转矩模式。
▶如果对位置和速度有一定的精度要求,而对实时转矩不是很关心,用速度或位置模式比较好。
▶如果上位控制器有比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好一点。
▶如果本身要求不是很高,或者基本没有实时性的要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。
就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量最小,驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大,驱动器对控制信号的响应最慢。
对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整。
如果控制器本身的运算速度很慢(比如PLC,或低端运动控制器),就用位置方式控制。
如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率;如果有更好的上位控制器,还可以用转矩方式控制,把速度环也从驱动器上移开,这一般只是高端专用控制器才能这么做。
一般说驱动器控制的好坏,有个比较直观的比较方式,叫响应带宽。
当转矩控制或速度控制时,通过脉冲发生器给它一个方波信号,使电机不断的正转、反转,不断的调高频率,示波器上显示的是个扫频信号,当包络线的顶点到达最高值的70.7%时,表示已经失步,此时频率的高低,就能说明控制的好坏了,一般电流环能做到1000HZ 以上,而速度环只能做到几十赫兹。
位置控制伺服系统
位置控制伺服系统位置控制伺服系统是一种能够实现精确控制位置和速度的系统。
它的主要应用领域包括工业自动化、机器人技术、军工、医疗、航空航天等诸多领域。
本文将从位置控制伺服系统的原理、组成部分、应用特点等方面进行详细介绍。
一、位置控制伺服系统的原理位置控制伺服系统的原理基于反馈控制原理。
系统通过测量实际位置和期望位置之间的偏差,计算出伺服电机需要的控制信号来控制电机运动。
当实际位置接近期望位置时,控制信号会逐渐减小,并维持在稳态误差内。
因此,位置控制伺服系统可以实现高精度运动和定位。
二、位置控制伺服系统的组成部分位置控制伺服系统主要由伺服电机、编码器、控制器、传感器和执行器组成。
1. 伺服电机:伺服电机是位置控制伺服系统中最关键的部分。
它的特点是输出转矩稳定、响应速度快、精度高。
伺服电机一般包括电机本体、减速器和编码器。
2. 编码器:编码器是位置控制伺服系统中用于测量电机转角和速度的传感器。
编码器主要包括绝对编码器和增量编码器。
绝对编码器可以直接读取电机转角信息,无需进行零点复位,精度高。
增量编码器则需要进行零位标定。
3. 控制器:控制器是位置控制伺服系统中用于计算控制信号的核心部件。
控制器通常使用数字信号处理器(DSP)或单片机来实现。
控制器的任务是测量实际位置和期望位置之间的偏差,并通过控制算法计算出相应的控制信号来控制电机运动。
4. 传感器:传感器是位置控制伺服系统中用于测量机器人位置、速度、加速度等物理量的设备。
传感器主要包括陀螺仪、加速度计、惯性测量单元等。
5. 执行器:执行器是位置控制伺服系统中用于控制机器人运动的部件。
执行器主要包括液压马达、液压振动器、电动马达等。
三、位置控制伺服系统的应用特点位置控制伺服系统具有以下特点:1. 高精度:位置控制伺服系统可以实现高精度运动和定位,形成无人值守自动化生产线。
2. 高效率:位置控制伺服系统可以根据实际负载情况调整电机输出转矩,从而达到高效率的运转。
伺服马达工作原理
伺服马达工作原理伺服马达是一种常见的电动机,常用于需要精确控制转速和位置的应用中。
它的工作原理基于反馈系统,通过不断调整电流和磁场来实现精确的运动控制。
伺服马达由三个主要部分组成:转子、定子和传感器。
转子是马达的旋转部分,定子是马达的固定部分。
传感器用于测量转子的位置和速度,并将这些信息反馈给控制系统。
伺服马达的工作原理可以简单描述为以下几个步骤:1. 电流供给:当外部电源连接到伺服马达时,电流通过马达的定子线圈。
这个电流产生一个磁场,使得转子开始旋转。
2. 位置和速度反馈:伺服马达通常配备了编码器或霍尔传感器等反馈装置,用于测量转子的位置和速度。
这些传感器将转子的位置和速度信息发送给控制系统。
3. 控制系统:控制系统是伺服马达的大脑,它接收传感器发送的位置和速度反馈信号,并根据预设的目标位置和速度来计算所需的电流输出。
4. 电流调整:控制系统根据目标位置和速度计算出所需的电流输出,并将其发送到马达的定子线圈。
这个电流会产生一个磁场,与转子上的磁场相互作用,从而控制转子的运动。
5. 反馈校正:转子的位置和速度会不断被传感器测量和反馈给控制系统。
控制系统会根据这些反馈信息进行校正,使得马达的运动更加精确和稳定。
通过不断的电流调整和反馈校正,伺服马达可以实现非常精确的位置和速度控制。
它广泛应用于机器人、自动化设备、CNC机床等需要高精度运动控制的领域。
需要注意的是,伺服马达的控制系统设计和参数调整对于其性能和稳定性至关重要。
不同的应用需要不同的控制算法和参数设置,以实现最佳的运动控制效果。
总结起来,伺服马达是一种基于反馈系统的电动机,通过不断调整电流和磁场来实现精确的位置和速度控制。
它的工作原理包括电流供给、位置和速度反馈、控制系统、电流调整和反馈校正等步骤。
伺服马达在许多需要高精度运动控制的应用中发挥着重要作用。
伺服马达工作原理
伺服马达工作原理伺服马达是一种常用于控制系统中的电动机,其工作原理是通过接收输入信号,根据反馈信号进行调节,从而实现精确的位置和速度控制。
本文将详细介绍伺服马达的工作原理和相关概念。
一、伺服马达的基本原理伺服马达由电动机、编码器、控制器和电源组成。
电动机通过控制器接收输入信号,控制电机的运动。
编码器用于测量电机的位置和速度,并将反馈信号发送给控制器。
控制器根据反馈信号进行计算和调节,以实现所需的位置和速度控制。
电源为伺服马达提供所需的电力。
二、编码器的作用编码器是伺服马达中的重要组成部分,用于测量电机的位置和速度。
编码器通常包括光电传感器和编码盘。
光电传感器通过检测编码盘上的光栅来测量电机的位置和速度。
编码盘上的光栅通常由透明和不透明的条纹组成,光电传感器通过检测光栅的变化来计算位置和速度。
三、控制器的作用控制器是伺服马达中的核心部分,负责接收输入信号,并根据反馈信号进行计算和调节。
控制器通常采用PID控制算法,即比例-积分-微分控制算法。
PID控制算法根据输入信号和反馈信号之间的差异,计算出控制信号,控制电机的运动。
比例项用于根据差异的大小调整控制信号的幅值,积分项用于根据差异的积累调整控制信号的持续时间,微分项用于根据差异的变化率调整控制信号的变化速度。
四、电源的作用电源为伺服马达提供所需的电力。
伺服马达通常需要稳定的直流电源,以确保电机的正常运行。
电源的电压和电流需根据伺服马达的额定参数进行选择,以满足电机的工作要求。
五、伺服马达的工作流程1. 接收输入信号:伺服马达通过控制器接收输入信号,输入信号通常为位置或速度指令。
输入信号可以通过人机界面、传感器或其他控制设备提供。
2. 反馈信号测量:伺服马达通过编码器测量电机的位置和速度,并将反馈信号发送给控制器。
3. 控制计算:控制器根据输入信号和反馈信号进行计算,使用PID控制算法计算出控制信号。
4. 控制输出:控制器将计算得到的控制信号发送给电机,控制电机的运动。
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9.1.3 X,Y与Z/θ伺服,定位系统
目录如下:
9.1.3X、Y、Z/θ伺服,定位系统
(1)功能
(2)结构
1滚珠丝杠--直线导轨
2同步带--直线轴承驱动
(3)X、Y伺服系统(定位控制系统)
1圆光栅编码器
2磁栅尺
3光栅尺
(4)Y轴方向运行的同步性
(5)X-Y运动系统的速度控制
(6)Z轴[HEAD]伺服,定位系统
内容:
1.功能
X,Y定位系统是贴片机的关键机构,也是评估贴片机精度的主要指标,它包括X,Y传动结构和X,Y伺服系统。
它的功能有两种,一种是支撑贴片头,即贴片头安装在X导轨上,X导轨沿Y方向运动从而实现在X-Y方向贴片的全过程,这类结构在通用型贴片机[泛用机]中多见,另一种功能是支撑PCB承载平台并实现PCB在X-Y方向移动,这类结构常见于塔式旋转头类的贴片机[转塔式]中。
这类高速机中,其贴片头仅做旋转运动,而依靠送料器的水平移动和PCB承载平面的运动完成贴片过程。
上述两种X,Y定位系统中,X导轨沿Y方向运动,从运动的形式来看,属于连动式结构,其特点是X导轨受Y导轨支撑,并沿Y轴运动,它属于动式导轨(Moving Rail)结构。
还有一类贴片机,贴片机的机头安装在X导轨上,并仅做X方向运动,而PCB承载台仅做Y方向运动,工作时两者配合完成贴片过程,其特点是X,Y导轨均与机座固定,它属于静式导轨(Statil Rail)结构。
从理论上讲,分离式结构的导轨在运动中的变形量要小于连动式,但在分离式的结构中,PCB处于运动状态,对贴装后的元器件是否产生位移,则应考虑。
2.结构
X,Y传动机构主要有两大类,一类是滚珠丝杠--直线导轨,另一类
是同步齿行带---直线导轨。
(1)滚珠丝杠--直线导轨
典型的滚珠丝杠---直线导轨的结构,贴片头固定在滚珠螺母基座和对应的直线导轨上方的基座上,马达工作时,带动螺母做X方向往复运动,有导向的直线导轨支承,保证运动方向平行,X轴在两平行滚珠丝杠--直线导轨上做Y方向移动,从而实现了贴片头在X-Y方向正交平行移动。
同理,PCB承载平台也以同样的方法,实现X-Y方向正交平行移动。
贴片速度的提高,意味着X-Y传动结构速度的提高,这将会导致X-Y 传动结构因运动过快而发热,通常钢材的线膨胀系数为0.000015,铝的线膨胀系数为钢的1.5倍,而滚珠丝杠[与马达连接]为主要热源,其热量的变化会影响贴装精度,故最新研制出的X-Y传动系统,在导轨内部设有[氮冷]冷却系统,以保证因热膨胀带来的误差,如果X-Y轴没有强制冷却,在轴的附近会有明确的变形。
此外,在高速机中采用无摩擦线性马达,和空气轴承导轨传动,运行速度能做的更快。
(2)同步带--直线轴承驱动
典型的同步齿行带--直线导轨结构,同步齿行带由传动马达驱动小齿轮,使同步带在一定范围内作直线往复运动。
这样带动轴基座在直线轴承往复运动,两个方向传动部件组合在一起组成X-Y传动系统。
由于同步齿行带载荷能力相对较小,仅适用于支持贴片头运动,典型产品是德国西门子贴片机,如HS-50型贴片机,该系统运行噪声低,工作环境好。
3.X-Y伺服系统(定位控制系统)
随着SMC/SMD尺寸的减小及精度的不断提高,对贴片机贴装精度的要求越来越高,换言之,对X-Y定位系统的要求越来越高。
而X-Y定位系统是由X-Y伺服系统来保证,即上述的滚珠丝杠--直线导轨及齿行带--直线导轨,是由交流伺服电机驱动,并在位移传感器及控制系统指挥下实现精确定位,因此位移传感器的精度起着关键作用。
目前,贴片机上使用的位移传感器有圆光栅编码器、磁栅尺和光栅尺,现将它们的结构与原理介绍如下。
(1)圆光栅编码器
通常圆光栅编码器的转动部位上装有两片圆光栅,圆光栅是由玻璃片或透明塑料制成,并在片上镀有明暗相间的放射状铬线,相邻的明暗间距称为一个栅节,整个圆周总栅节数为编码器的线脉冲数。
铬线
数的多少,也表示其精度的高低,显然,铬线数越多,其精度越高。
其中一片光栅固定在转动部位做指标光栅,另一片则随转动轴同步运动并用来记数,因此,指标光栅与转动光栅组成一对扫描系统,相当于记数传感器。
编码器在工作时,可以检测出转动件的位置、角度、及角加速度,它可以将这些物理量转换成电信号,传输给控制系统,控制系统就可以根据这些量来控制驱动装置,因此,圆光栅编码器通常装在伺服电机中,而电机直接与滚珠丝杆相连。
贴片机在工作时,将位移量转换为编码信号,输入编码器中,当电机工作时,编码器就能记录丝杆的旋转度数,并将信息反馈给比较器,直至符合被测线性位移量,这样就将旋转运动转换成了线性运动,保证贴片头运行到所需位置上。
采用圆光栅编码器的位移控制系统结构简单,抗干扰性强,测量精度取决于编码器中光栅盘上的光栅数及滚珠丝杠导轨的精度。
(2)磁栅尺
磁栅尺由磁栅尺和磁头检测电路组成,利用电磁特性和录磁原理对位移进行测量。
磁栅尺是在非导磁性标尺基础上采用化学涂覆或电镀工艺沉积一层磁性膜(一般10-20微米),在磁性膜上录制代表一定长度具有一定波长的方波或正弦波磁轨迹信号。
磁头在磁栅尺上移动和读取磁信号,并转变成电信号输入到控制电路,最终控制AC伺服电机的运行。
通常磁栅尺直接安装在X,Y导轨上。
磁栅尺的优点是制造简单,安装方便,稳定性高,量程范围大,测量精度高达1-5微米。
一般高精度自动贴片机采用此装置。
帖片精度一般在0.02mm.
(3)光栅尺
该系统同磁栅尺系统类似,它也由光栅尺、光栅读数头与检测电路组成。
光栅尺是在透明玻璃或金属镜面上真空沉积镀膜,利用光刻技术制作密集条纹(每毫米100-300条纹),条纹平行且距离相等。
光栅读数头由指示光栅、光源、透镜及光敏器件组成。
指示光栅有相同密度的条纹,光栅尺是根据物理学的莫尔条纹形成原理进行位移测量,测量精度高,一般在0.1-1微米。
光栅尺在高精度贴片机中应用,其定位精度比磁栅尺还要高1-2个数量级。
西门子贴片机最早采用光栅尺---AC伺服电机系统。
但装有光栅尺的贴片机对环境要求比较高,特别是防尘,尘埃落在光尺上将会引起贴片机出故障。
总之,上述三种测量方法均能获得很高的定位精度,但仅能对单轴向运动位置的偏差进行检测,而对轨道的变形、弯曲等因素造成的正交或旋转误差却无能为力。
有最新的贴片机在X、Y导轨上安装冷却系统,可以有效的防止导轨的热变形。
4.Y轴方向运行的同步性
由于支撑着贴片机头的X轴是安装在两根Y轴导轨上,为了保证运行的同步性,早期的贴片机采用齿轮、齿条和过桥装置将两Y导轨相连接。
但这种做法,机械噪音大,运行速度受到限制,贴片头的停止与启动均会产生应力,导致震动并可能会影响贴片精度。
目前设计的新型贴片机X轴运行采用完全同步控制回路的双AC伺服电机驱动系统,将内部震动降至最低,从而保证了Y方向同步运行,其速度快,噪音低,贴片头运行流畅轻松。
5.X-Y运动系统的速度控制
在高速机中,X-Y运动系统的运行速度高达150mm/s,瞬时的启动与停止都会产生震动和冲击。
最新的X-Y运动系统采用模糊控制技术,运动过程中分三段控制,即“慢-快-慢”,呈“S”型变化,从而使运动变得更“柔和”,也有利于贴片精度的提高,同时机器噪音也可以减到最小。
6.Z轴[HEAD]伺服,定位系统
在通用型贴片机[泛用机]中,支撑贴片头的基座固定在X导轨上,
基座本身不做“Z”方向的运动。
这里的Z轴控制系统,特指贴片头的吸嘴运动过程中的定位,其目的是适应不同厚度PCB与不同高度元器件的贴片需要。
Z轴控制系统常见的形式有下列几种。
(1)圆光栅编码器--AC/DC马达伺服系统
在通用型贴片机[泛用机]中,吸嘴的Z方向伺服控制与X-Y伺服定位系统类似,即采用圆光栅编码器的AC/DC伺服马达--滚珠丝杆或同步带机构。
采用A C/DC伺服马达--滚珠丝杆控制时,其马达-滚珠丝杆安装在吸嘴上方;采用AC/DC伺服马达--同步带控制时,其马达则可安装在侧位,通过齿轮转换机构实现吸嘴在Z方向的控制。
由于吸嘴Z方向运动行程短,以及采用光栅编码器,通常控制精度均能满足要求。
(2)原筒凸轮控制系统
在松下MVB[MVIIVB?]型贴片机中,吸嘴Z方向的运动则是依靠特殊设计的圆筒凸轮曲线实现吸嘴上下运动,贴片时在PCB装载台的配合下(装载可以自动调节高度),完成贴片程序。
7.Z轴旋转定位
早期贴片机的Z轴/吸嘴的旋转控制是采用气缸和档块来实现的,
现在的贴片机已直接将微型脉冲马达安装在贴片头内部,以实现θ方向高精度的控制。
松下MSR型贴片机的微型马达的分辨率为0.072度/脉冲,它通过高精度的谐波驱动器(减速比为30:1),直接驱动吸嘴装置,由于谐波驱动器具有输入轴与输出轴同心度高、间隙小、震动低等优点,故吸嘴的θ方向实际分辨率高达0.024度/脉冲,确保了贴片精度的提高。