数控机床伺服系统驱动装置

步进电动机
控制系统 
     数控机床的开环系统通常使用步进电动机。如图所示表示了步进电动机与数控系统的连接方式。其中控制脉冲由数控系统发出。 

环形分配器 
     来自数控系统的脉冲信号必须通过环行分配器才能使步进电动机的定子绕组依次通电，环形分配器是用于控制步进电动机的通电运行方式的，其作用就是将数控装置送来的一系列指令脉冲按照一定的顺序和分配方式，控制各相绕组的通电和断电。如图表示了四相电动机环形分配器的基本输入输出信号。 

功率放大器（1）
     功率放大器的作用是将来自于环形分配器的信号放大至几安培到十几安培的电流，送至步进电动机的各绕组。 
功率放大器（2）
     如图所示是一种单电压供电电动机一个绕组的功放电路，它由光电耦合器、限流功率电阻以及大功率晶体管组成。
 
功率放大器（3）
      功放电路的输入为环行分配器输出的一相绕组控制信号Vsr，当Vsr为“1”时，光电耦合器GD中的发光二极管截止，GD中的光敏三极管输出也截止，因此大功率三极管VT基极有了驱动电流，60V电压经绕组L、18Ω限流电阻以及大功率三极管VT形成通路，由于电感L的影响，绕组电流I按指数上升，达到稳定值3.3A。当Vsr变为“0”时，发光二极管导通，因此，光敏三极管也受光而导通，具导通电压一般小于1V，这样大功率三极管VT必然截止，绕组断电。由于绕组的电感效应，在断电时绕组两端会产生很大的感应电势，因此在绕组两端并联100Ω电阻和二极管D，形成放电回路，使绕组电流按指数下降。 
功率放大器（4） 
     高低压驱动电路特点是高压充电，低压维持。步进电动机的绕组每次通电时，首先接通高压，以保征电流以较快的速度上升，然后改由低压供电，维持绕组中的电流为额定值。通常高压导通时间固定在100～600μs之间的某一值（用符号tH表示），如图所示为其驱动原理框图。 

功率放大器（5）
     当环形分配器的某相绕组控制信号Vsr由低变高时，通过前置放大，大功率晶体管VTd导通。同时，单稳态电路输出一个固定宽度tH的高电平脉冲信号，在此tH期间大功率三极管VTg导通．高压（VH）供电电流经VTg、电阻R、电动机绕组（电感L）、VTd快速上升，当单稳电路所规定的时间tH结束，VTg即截止，此时由于二极管D1的作用，自然改由低压VL供电，维持绕组所需的额定电流。当环形分配器输出电平Vsr由高变低时，VTg、、VTd三极管截止，但由于绕组电流不能突变，因此电流回路自然改为VL→D1→R→L→D2→VH，以所加VL- VH的负电压迅速衰减至零。
 步进电动机驱动装置与数控装置的连接
     步进电动机的驱动装置分为两类。一类是驱动装置本身包含有环形分配器，称为硬环分，数控装置发出脉冲，每一个脉冲对应电动机转过一个固定的角度。另一类是驱动装置没有环形分配器，环形分配器需由数控装置中的软件来完成，称为软环分，由数控装置直接控制步进电动机各绕组的通断电。硬件环行分配器驱动与数控装置的连接如图所示。 
  
步进电动机的使用（1）
     步进电动机无积累误差 步进电动机驱动装置接受来自数控机床的脉冲指令，控制步进电动机的通电顺序，将脉冲信号转换为角位移，角位移与脉冲数成严格的比例关系，无积累误差。步进电动机的起动 前面已经讨论过，步进电动机的起动频率不能超过其最高起动频率。步进电动机的调速 步进电动机的转速与控制脉冲频率成正比，改变控制脉冲的频率，可以在很宽的范围内调节电动机的转速。 
步进电动机的使用（2）
    步进电动机的换向
 改变步进电动机定子绕组的通电顺序，可以方便地控制电动机的正反转，
步进电动机的制动 
在没有控制脉冲输入时，只要维持绕组电流不变，电动机即可有电磁力矩维持其定位位置，不需要附加机械制动装置。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。