西門子6ES7315-7TJ10-0AB0型號(hào)規(guī)格

直線電機(jī)的選型

6.1 直線電機(jī)選型的重要性

直線電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有所不同,。旋轉(zhuǎn)電機(jī)往往通過(guò)絲杠,、皮帶輪等轉(zhuǎn) 動(dòng)部件轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。而直線電機(jī)采用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù),，直線電機(jī)的性能起到了決定性的作用,。直線電機(jī)用戶往往對(duì)負(fù)載的運(yùn)動(dòng)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(jī),。如果選擇不當(dāng),，則可能達(dá)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(dòng)機(jī)構(gòu)都能被直線電機(jī)替代,，如果工作狀態(tài)不能發(fā)揮直線電機(jī)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(jī)可以通過(guò)減速機(jī)構(gòu)保證功率的正常發(fā)揮,，而直線電機(jī)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(guò)減速等方式產(chǎn)生更大的力,。所以當(dāng)速度很低時(shí),，力也不能變大，所 以正常的功率不能被發(fā)揮出來(lái),。

另外對(duì)于成本問(wèn)題,，直線電機(jī)的前期成本雖然高于絲桿，但對(duì)于高精度的應(yīng)用時(shí)，高等級(jí)的絲 桿的采購(gòu)成本也會(huì)比較高,，并且此時(shí)絲桿系統(tǒng)也需要考慮安裝線性編碼器,，這樣直線電機(jī)和絲桿 之間的成本差距就會(huì)變得很小,；并且絲桿傳動(dòng)的平臺(tái)還存在著使用中的維護(hù)和磨損問(wèn)題,，由此帶 來(lái)的人工成本和維護(hù)成本也不容小視，最后,，隨著直線電機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)的提高以及量產(chǎn)化的不斷 擴(kuò)大,，其采購(gòu)成本也在不斷降低。

6.2 根據(jù)客戶的要求選擇電機(jī)

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

由于用戶沒(méi)有選擇的能力,，所以用戶只會(huì)提供他們的要求,。根據(jù)直線電機(jī)應(yīng)用場(chǎng) 合，這些要求往往是：行程,、加速度,、最高速度等。實(shí)際上,，我們的客戶都不會(huì)給我 們這些數(shù)據(jù),。因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)時(shí)需要計(jì)算出來(lái)的，用戶往往不會(huì)去計(jì)算,，或者計(jì)算出來(lái) 的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確,。這時(shí)候就需要我們想客戶了解，直線電機(jī)需要帶動(dòng)什么樣的負(fù)載,， 這個(gè)負(fù)載要做什么樣的運(yùn)動(dòng),。

6.2.1 確定運(yùn)動(dòng)曲線

在確定負(fù)載的運(yùn)動(dòng)曲線之前，我們先要了解客戶的負(fù)載是什么樣的,。很多客戶的 負(fù)載都是加工件或者其他物料,，直線電機(jī)除了驅(qū)動(dòng)物料以外，還需要驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量,。

這是我們選型時(shí)用到的真正負(fù)載

直線電機(jī)選型的基本原則是根據(jù)馬達(dá)的自身參數(shù),，利用數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算出運(yùn)動(dòng)曲線 中所需要的最大推力和RMS力。當(dāng)直線電機(jī)的最大推力和持續(xù)推力滿足這些要求時(shí)才可 以選擇。

我們以最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)曲線為例,，要求從負(fù)載在 t 時(shí)間內(nèi)從該軸的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),， 距離為 s 。當(dāng)負(fù)載加速到某一速度 v 以后做勻速運(yùn)動(dòng),，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為0,，停頓一段 時(shí)間后，再?gòu)腂點(diǎn)返回A點(diǎn),，返回時(shí)的要求與之前一樣,，就這樣做來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(shí)間：t1

勻速時(shí)間：t2

減速時(shí)間：t3

我們把停頓時(shí)間命名為t4。

根據(jù)行程s,，我們可以計(jì)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(yùn)動(dòng)曲線（v‐t）,，

.2.2 計(jì)算和選擇

運(yùn)動(dòng)曲線圖上每個(gè)部分的力都可以計(jì)算出來(lái),，具體的計(jì)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(shí)電機(jī)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(yùn)動(dòng)負(fù)載的質(zhì)量 M2是電機(jī)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(gè)過(guò)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(lái)選擇一款合適的直線電機(jī)

以上的計(jì)算只是在相對(duì)理想的條件下,，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)往往對(duì)力有更高的需求,，所 以我們?cè)趯?shí)際選型時(shí),，需要在計(jì)算中加入適當(dāng)?shù)挠嗔?/p>

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一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)你遇到西門子伺服數(shù)控系統(tǒng)維修故障時(shí),，再上電之前首先要用萬(wàn)用表檢查一下整流橋和IGBT模塊有沒(méi)有燒,，線路板上有沒(méi)有明顯燒損的痕跡。具體方法是：用萬(wàn)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(cè)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(méi)有充放電現(xiàn)象。然后,，反過(guò)來(lái)將紅表棒接變頻器的直流端(+)極,，黑表棒分別測(cè)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(méi)有充放電現(xiàn)象,。否則,，說(shuō)明模塊損壞。這時(shí)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(cè)量西門子伺服數(shù)控系統(tǒng)結(jié)果表明模塊基本沒(méi)問(wèn)題,，可以上電觀察,。
 
　　西門子伺服數(shù)控系統(tǒng)常見(jiàn)的故障問(wèn)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(yán)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(jī)構(gòu)解決了,。
 
　　(2)以故障出現(xiàn)時(shí)有無(wú)指示,，分為有診斷指示故障和無(wú)診斷指示故障。當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)都設(shè)計(jì)有內(nèi)置的自診斷程序,，時(shí)實(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的軟,、硬件性能，一旦發(fā)現(xiàn)故障則會(huì)立即報(bào)警或者還有簡(jiǎn)要文字說(shuō)明在屏幕上顯示出來(lái)，結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊(cè)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(jī)床制造者也會(huì)針對(duì)具體機(jī)床設(shè)計(jì)有相關(guān)的故障指示及診斷說(shuō)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(wú)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(kāi)關(guān)不閉合、接插松動(dòng)等),。這類故障則要依靠對(duì)產(chǎn)生故障前的工作過(guò)程和故障現(xiàn)象及后果,，并依靠維修人員對(duì)機(jī)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(shí)有無(wú)破壞性,，分為破壞性故障和非破壞性故障。對(duì)于破壞性故障,，損壞工件甚至設(shè)備的故障,，維修時(shí)不允許重演，這時(shí)只能根據(jù)產(chǎn)生故障時(shí)的現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的檢查,、分析來(lái)排除之,，技術(shù)難度較高且有一定風(fēng)險(xiǎn)。如果可能會(huì)損壞工件,，則可卸下工件,，試著重現(xiàn)故障過(guò)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(jī)性故障。系統(tǒng)性故障是指只要滿足一定的條件則一定會(huì)產(chǎn)生的確定的故障,；而隨機(jī)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(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的局部松動(dòng)錯(cuò)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(guò)高有關(guān)。此類故障的分析需經(jīng)反復(fù)試驗(yàn),、綜合判斷才可能排除,。
 
　　(5)以設(shè)備的運(yùn)動(dòng)品質(zhì)特性來(lái)衡量，則是設(shè)備運(yùn)動(dòng)特性下降的故障,。在這種情況下,，設(shè)備雖能正常運(yùn)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(guò)大,、坐標(biāo)運(yùn)行不平穩(wěn)等,。這類故障必須使用檢測(cè)儀器確診產(chǎn)生誤差的機(jī)、電環(huán)節(jié),，然后通過(guò)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),、數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的醉佳化調(diào)整來(lái)排除