高創(chuàng)傳動:振動抑制功能,提升精度與性能

文:2015年第四期

01 懸垂負荷應用,例如龍門式機器人,振動抑制減少了大量機械結(jié)構(gòu)

高創(chuàng)先進振動抑制自主技術(shù)
   工業(yè)機器人和機械系統(tǒng)易受位置控制系統(tǒng)產(chǎn)生的振動影響,導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。振動是典型地由諧振頻率及機器人關(guān)節(jié)或機械耦合帶來的非線性力導致產(chǎn)生。

02 高創(chuàng)CDHD系列伺服驅(qū)動器,帶振動抑制功能

   現(xiàn)代機械時鐘速度增長,自重變輕,這也增大了振動的趨勢。例如,龍門機器人的設(shè)計,由于自重或成本的限制,而減少使用剛性機械結(jié)構(gòu);在懸垂負荷應用下,末端執(zhí)行器與龍門式機器人軸間的撓性構(gòu)件,每次運動停止或運動到轉(zhuǎn)折點時,亦能導致機械大幅度振動。為保持精度,需暫停機器直至共振消失。為獲取最高生產(chǎn)力,定位時間需盡量短。

   高級振動抑制控制技術(shù)由高創(chuàng)研發(fā),并應用于自主產(chǎn)品CDHD系列伺服驅(qū)動器,在易產(chǎn)生振動的恒定頻率下,促使系統(tǒng)迅速地穩(wěn)定。專有控制算法減少跟蹤誤差,縮短負荷定位時間。其益處主要有:準確路徑跟蹤提高精度;快速定位時間提高設(shè)備生產(chǎn)能力;運動平穩(wěn)且安靜;主動阻尼不受共振頻率波動影響,隨實際產(chǎn)生的振動而變化;提供控制系統(tǒng)高達400Hz波動頻率;振動抑制功能在閉環(huán)電路中運行,一旦發(fā)現(xiàn)振動,立刻阻尼。通過主動阻尼負荷波動,高創(chuàng)驅(qū)動器能在短時間內(nèi)將重負載或末端執(zhí)行器定位在目標位置。從荷載位置評估,編碼器的跟蹤誤差可能偏高,但系統(tǒng)總性能顯著被提高。

振動抑制過程
   振動抑制過程分四個階段,如圖3

03 振動抑制過程

   第一階段:使用控制變量檢測到系統(tǒng)攝動,例如位置誤差和電流,并計算出攝動值。

   第二階段:攝動值將通過狹窄的通帶濾光片,進而選出因系統(tǒng)波動產(chǎn)生的攝動。中心頻率和通帶濾波片寬度依據(jù)兩系數(shù)進行設(shè)定。

   第三階段:計算出糾正輸出值。

   第四階段:糾正輸出值添加到運用阻尼增量參數(shù)的控制變量中。

   高創(chuàng)SDHD驅(qū)動器依靠低通陷波波光片應對標準高頻率下出現(xiàn)的振動。高創(chuàng)研發(fā)的專有振動抑制功能用控制于由低諧振頻率(5Hz~400Hz)引起的振動,同時也帶能應對產(chǎn)幾個不同共振的阻尼系統(tǒng)。

   振動抑制功能應用于驅(qū)動器的自動調(diào)試程序中,首先,測量出振蕩頻率并設(shè)定振動抑制頻率,然后振動抑制增量逐步提高直至測到阻尼。高創(chuàng)圖形用戶界面軟件便于使用者監(jiān)控及手動調(diào)試設(shè)置。

04 振動抑制演示

   高創(chuàng)的振動抑制方法顯著提高了通過撓性聯(lián)軸器進行負載的伺服系統(tǒng)性能,如圖4。此款聯(lián)軸器靈活性強;在運動狀態(tài)下,設(shè)定電機伺服控制為零位置誤差,負載將在每個位置上強烈振蕩。此外,每次增速將產(chǎn)生猛烈晃動,進而增加負載振蕩。

05 不帶振動抑制功能,定位時間長
06 振動抑制功能促使驅(qū)動器吸收振動能量,顯著底縮短了定位時間

   圖5和圖6分別展示了該系統(tǒng)應用振動抑制功能前后的定位時間記錄圖。不帶振動抑制功能,定位時間超過1.5s,而帶了振動抑制功能,定位時間減少到1/4s。

07 當應用振動抑制功能時,路徑跟蹤精度顯著提高了

   高創(chuàng)振動抑制已被證明在因重負載導致路徑偏離的機器人應用上極為有效。圖7展示了應用高創(chuàng)CDHD驅(qū)動器帶振動抑制功能前后的機器人路徑跟蹤。去除該功能,振動導致偏離預定路徑;而一旦使用該功能,路徑跟蹤將變得精準和平穩(wěn)。

   當自動化應用使用懸垂負荷、滾珠絲杠或皮帶驅(qū)動的線性滑軌或非剛性電機負載聯(lián)軸器,無論何種情況下,這將面臨振動風險。作為標準功能配帶振動抑制控制功能的CDHD系列驅(qū)動器能有效地增加設(shè)備周期,提高性能,例如電子裝配,半導體,機床和實驗室自動化應用。

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