西門子6ES7315-7TJ10-0AB0型號規(guī)格

直線電機的選型

6.1 直線電機選型的重要性

直線電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有所不同。旋轉(zhuǎn)電機往往通過絲杠,、皮帶輪等轉(zhuǎn) 動部件轉(zhuǎn)化為直線運動,。而直線電機采用直接驅(qū)動技術(shù),，直線電機的性能起到了決定性的作用,。直線電機用戶往往對負載的運動有一系列的要求,。這樣就需要我們?yōu)榭蛻暨x擇一款合適的電機。如果選擇不當,，則可能達不到客戶的要求，或者給客戶造成成本不必要的上漲,。并不是所有的傳 統(tǒng)傳動機構(gòu)都能被直線電機替代,，如果工作狀態(tài)不能發(fā)揮直線電機的高速性能，這種替代可能是 不合理的,。

傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機可以通過減速機構(gòu)保證功率的正常發(fā)揮,，而直線電機系統(tǒng)的持續(xù)推力和最大推 力是有限制的，且卻不能通過減速等方式產(chǎn)生更大的力,。所以當速度很低時,，力也不能變大,，所 以正常的功率不能被發(fā)揮出來。

另外對于成本問題,，直線電機的前期成本雖然高于絲桿,，但對于高精度的應(yīng)用時，高等級的絲 桿的采購成本也會比較高,，并且此時絲桿系統(tǒng)也需要考慮安裝線性編碼器,，這樣直線電機和絲桿 之間的成本差距就會變得很小,；并且絲桿傳動的平臺還存在著使用中的維護和磨損問題,，由此帶 來的人工成本和維護成本也不容小視，最后,，隨著直線電機的生產(chǎn)技術(shù)的提高以及量產(chǎn)化的不斷 擴大,，其采購成本也在不斷降低。

6.2 根據(jù)客戶的要求選擇電機

直線電機的使用目前還沒有旋轉(zhuǎn)電機廣泛,，了解直線電機的用戶還不是很多,。用 戶在想使用直線電機時，沒有自行選擇直線電機的能力,。這樣就需要我們根據(jù)用戶的 要求來幫用戶選擇,。

由于用戶沒有選擇的能力，所以用戶只會提供他們的要求,。根據(jù)直線電機應(yīng)用場 合,，這些要求往往是：行程、加速度,、最高速度等,。實際上，我們的客戶都不會給我 們這些數(shù)據(jù),。因為這些數(shù)據(jù)時需要計算出來的,，用戶往往不會去計算，或者計算出來 的數(shù)據(jù)并不準確,。這時候就需要我們想客戶了解,，直線電機需要帶動什么樣的負載， 這個負載要做什么樣的運動,。

6.2.1 確定運動曲線

在確定負載的運動曲線之前,，我們先要了解客戶的負載是什么樣的。很多客戶的 負載都是加工件或者其他物料,，直線電機除了驅(qū)動物料以外,，還需要驅(qū)動放置或者固 定這些物料的置具或抓具。這些置具或抓具往往比物料更大,、更重,。我們需要了解的 是直線電機驅(qū)動的整個運動部分的質(zhì)量,。

這是我們選型時用到的真正負載

直線電機選型的基本原則是根據(jù)馬達的自身參數(shù)，利用數(shù)學關(guān)系計算出運動曲線 中所需要的最大推力和RMS力,。當直線電機的最大推力和持續(xù)推力滿足這些要求時才可 以選擇,。

我們以最常見的運動曲線為例，要求從負載在 t 時間內(nèi)從該軸的A點運動到B點,， 距離為 s ,。當負載加速到某一速度 v 以后做勻速運動，到達B點時速度為0,，停頓一段 時間后,，再從B點返回A點，返回時的要求與之前一樣,，就這樣做來回往復(fù)運動,，直到 加工完成。

這樣,，我們可以根據(jù)客戶的要求把t分為三部分：

加速時間：t1

勻速時間：t2

減速時間：t3

我們把停頓時間命名為t4,。

根據(jù)行程s，我們可以計算出t1,、t2,、t3，以及加速度a,、減速度‐a,。這樣我們就可以繪出運動曲線（v‐t），

.2.2 計算和選擇

運動曲線圖上每個部分的力都可以計算出來,，具體的計算方法如下：加速階段的力：

F1=(M1+M2)*a+Fc

勻速階段的力：

F2=Fc

減速階段的力：F3=(M1+M2)*（‐a）+Fc 停頓時電機不出力：

F4=0

其中：

a是加速階段和減速階段的加,、減速度

M1是總的運動負載的質(zhì)量 M2是電機線圈的質(zhì)量

Fc是克服摩擦力的需求力，精密直線導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)一般為0.01,，所以一般設(shè) Fc=0.01(M1+M2)1 k*

這樣,，我們就可以算出整個過程中的RMS力和最大力

RMS力可由以下公式算出

而最大推力Fmax=Max（F1，F(xiàn)2,，F(xiàn)3,，F(xiàn)4） 算出RMS力和最大推力以后，可以按照一定的流程來選擇一款合適的直線電機

以上的計算只是在相對理想的條件下,，實際應(yīng)用時,，系統(tǒng)往往對力有更高的需求，所 以我們在實際選型時,，需要在計算中加入適當?shù)挠嗔?/p>

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一般來說，當你遇到西門子伺服數(shù)控系統(tǒng)維修故障時,，再上電之前首先要用萬用表檢查一下整流橋和IGBT模塊有沒有燒,，線路板上有沒有明顯燒損的痕跡,。具體方法是：用萬用表(好是用模擬表)的電阻1K檔，黑表棒接變頻器的直流端(-)極,，用紅表棒分別測量變頻器的三相輸入端和三相輸出端的電阻,，其阻值應(yīng)該在5K-10K之間，三相阻值要一樣,，輸出端的阻值比輸入端略小一些,，并且沒有充放電現(xiàn)象。然后,，反過來將紅表棒接變頻器的直流端(+)極,，黑表棒分別測量變頻器三相輸入端和三相輸出端的電阻，其阻值應(yīng)該在5K-10K之間,，三相阻值要一樣,，輸出端的阻值比輸入端略小一些，并且沒有充放電現(xiàn)象,。否則,，說明模塊損壞。這時候不能盲目上電,，特別是整流橋損壞或線路板上有明顯的燒損痕跡的情況下尤其禁止上電,，以免造成更大的損失。如果以上測量西門子伺服數(shù)控系統(tǒng)結(jié)果表明模塊基本沒問題,，可以上電觀察,。
 
　　西門子伺服數(shù)控系統(tǒng)常見的故障問題：
 
　　西門子伺服數(shù)控系統(tǒng)的故障可按故障的性質(zhì)、表象,、原因或后果等分類,。
 
　　(1)以故障發(fā)生的部位，分為硬件故障和軟件故障,。硬件故障是指電子,、電器件、印制電路板,、電線電纜,、接插件等的不正常狀態(tài)甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障,。而軟件故障一般是指PLC邏輯控制程序中產(chǎn)生的故障,，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障,。醉嚴重的軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失,，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務(wù)機構(gòu)解決了。
 
　　(2)以故障出現(xiàn)時有無指示，分為有診斷指示故障和無診斷指示故障,。當今的數(shù)控系統(tǒng)都設(shè)計有內(nèi)置的自診斷程序,，時實監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟、硬件性能,，一旦發(fā)現(xiàn)故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來,，結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)生的原因、部位,，而且還有排除的方法提示,。機床制造者也會針對具體機床設(shè)計有相關(guān)的故障指示及診斷說明書。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數(shù)電氣故障的排除較為容易,。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致(如開關(guān)不閉合,、接插松動等)。這類故障則要依靠對產(chǎn)生故障前的工作過程和故障現(xiàn)象及后果,，并依靠維修人員對機床的熟悉程度和技術(shù)水平加以分析,、排除。
 
　　(3)以故障出現(xiàn)時有無破壞性,，分為破壞性故障和非破壞性故障,。對于破壞性故障，損壞工件甚至設(shè)備的故障,，維修時不允許重演,，這時只能根據(jù)產(chǎn)生故障時的現(xiàn)象進行相應(yīng)的檢查、分析來排除之,，技術(shù)難度較高且有一定風險,。如果可能會損壞工件，則可卸下工件,，試著重現(xiàn)故障過程,，但應(yīng)十分小心。
 
　　(4)以故障出現(xiàn)的或然性,，分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障,。系統(tǒng)性故障是指只要滿足一定的條件則一定會產(chǎn)生的確定的故障；而隨機性故障是指在相同的條件下偶爾發(fā)生的故障,，這類故障的分析較為困難,，通常多與機床機械結(jié)構(gòu)的局部松動錯位、部分電氣工件特性漂移或可靠性降低,、電氣裝置內(nèi)部溫度過高有關(guān),。此類故障的分析需經(jīng)反復(fù)試驗、綜合判斷才可能排除,。
 
　　(5)以設(shè)備的運動品質(zhì)特性來衡量,，則是設(shè)備運動特性下降的故障,。在這種情況下，設(shè)備雖能正常運轉(zhuǎn)卻加工不出合格的工件,。例如設(shè)備定位精度超差,、反向死區(qū)過大、坐標運行不平穩(wěn)等,。這類故障必須使用檢測儀器確診產(chǎn)生誤差的機、電環(huán)節(jié),，然后通過對機械傳動系統(tǒng),、數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的醉佳化調(diào)整來排除