DD馬達英文全稱為Direct Drive Ratary,直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)馬達,DDR轉(zhuǎn)矩直驅(qū)馬達,故簡稱DD馬達。由于其輸出力矩大,因此有些公司將稱為力矩電機。與傳統(tǒng)的電機不同,該電機的大力矩使其可以直接與運動裝置連接,從而省去了諸如減速器,齒輪箱,皮帶輪等連接機構,因此才會稱其為直驅(qū)動電機。另外該電機都配置了高解析度的編碼器,因此使該產(chǎn)品可以達到比普通伺服高一個等級的精度。并且采用直接連接方式,減少了由于機械結構產(chǎn)生的定位誤差,使得工藝精度得以保證。以及減少了由于機械結構摩擦而產(chǎn)生尺寸方面的誤差和使用時的噪音等方面降低了很多。
其次、DD馬達的特點及應用
DD馬達具有以下優(yōu)點:
1)無需原點復位:
采用的是絕對值編碼器,不需要原點復位就能識別現(xiàn)在的位置
(2)高精度:
每一個圓周可以分成2的20/24次方個脈沖,定位精度可以達到小于或等于+/-50角秒
(3)高扭矩:
在有限的體積內(nèi)輸出高扭矩,能在高速旋轉(zhuǎn)下驅(qū)動較大的負載
(4)高剛度:
采用十字交叉軸承,徑向、軸向負載能力大,靜態(tài)負荷大
(5)無需保養(yǎng):
不需要額外的添加潤滑油等電機保養(yǎng)工作
(6)簡易安裝:
負載直接安裝,無需減速機、皮帶輪、齒輪等中間附件,減少部件安裝和調(diào)試的時間
(7)低噪音:
負載直接安裝,無中間連接件,使用時減少了很大的噪音
(8)響應快:
負載直接安裝,無中間連接件,響應時間快,能在較少的時間內(nèi)整定到一個很好的精度
應用領域:DD 馬達因其無油、無塵、重量輕、體積小,應用于電子、半導體、太陽能光伏、自動化行業(yè)等。
-任意的機械分度(可不等分)裝置
-搬運、翻轉(zhuǎn)頻繁高速裝置
-半導體行業(yè)的晶圓劃片、切割設備
-IC封裝、檢測設備
-IC焊接、點膠設備
-手機屏的切割和研磨、覆膜
-洗衣機
……
再次,欲詳細了解DD馬達,應對一些DD馬達參數(shù)名詞進行理解
-最大輸出扭矩:
馬達的最大輸出扭矩由馬達電流決定,單位:Nm=kgm2/sec2
-額定扭矩:
馬達在額定速度下的額定扭矩,單位:Nm=kgm2/sec2
-最大速度:
可用的最大速度 ,最大速度下的扭力輸出幾乎為零 , 單位:rpm (轉(zhuǎn)/分)
-額定輸出功率:
馬達在額定速度下的輸出 ,單位:瓦特
-編碼器解析度:
旋轉(zhuǎn)編碼器,馬達每轉(zhuǎn)一周的解析度 ,單位: 脈沖/周
-磁極:
每一個N或S極叫一個磁極
-極對數(shù):
一個N和S稱著魏一個極對數(shù),一個馬達的極對數(shù)等于磁極除以2
-定位精度 :
無負載情況下馬達旋轉(zhuǎn)任意一次角度同理論位置間的偏差,單位:角-秒
-重復精度:
無負載情況下馬達旋轉(zhuǎn)一個角度多次之間的位置偏差,單位:角-秒
-重復精度和定位精度的單位換算:
角秒的定義:
1周=360度
1度=60分
1分=60秒
-軸向偏差 /徑向偏差:
馬達旋轉(zhuǎn)時的機械偏差 ,徑向: +/-0.01mm /軸向:+/- 0.015mm
0.01mm以下的偏差需要特制
-軸向負載:
軸向容許最大負載,負載移開后馬達可以恢復原位 包括壓力,張力
-負載扭矩:
徑向容許最大負載,負載移開后馬達可以恢復原位
DD馬達的選用: 請務必考慮以下6個因素,來選用直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)馬達。
一、作用在馬達上的負載
二、跳動精度
三、 定位精度
四、定位時間(分度時間)
五、再生電阻的選用
六、實效轉(zhuǎn)矩的計算
接下來分別來介紹一下:
一、作用在馬達上的負載
(1) 負載慣量 J
直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩伺服馬達系統(tǒng)在使用時,加在馬達上的負載的慣量大小對加減速的影響很大,所以須對所受負載的慣量進行計算。
(2)軸向負載、徑向負載、力矩負載
對加在馬達上的負載進行計算。外力與負載的的關系歸納為以下的形式。
請確認各負載在容許值以內(nèi)。
(容許值請參照本樣本的“2 馬達”一章,請注意在反向吊裝的情況下,容許軸向負載會有差異。)
(3)有負載轉(zhuǎn)矩的情況
有負載轉(zhuǎn)矩的情況時,必須考慮其對實效轉(zhuǎn)矩的影響。
二、 跳動精度
跳動精度的測量方法如右圖所示。
三、 定位精度
直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩伺服馬達系統(tǒng)的定位精度有以下二種
(1)絕對定位精度
(2)重復定位精度
【例】 要求距離中心300[mm]處的重復定位精度為±0.02[mm]時,考慮是否可以采用SPDI型、SPDA型馬達?
tanθ = 0.02÷300
θ = tan −1 (0.02÷300)
= 3.8×10 −3 [°]
= 14[秒]
∴由于±14>±5,所以從定位精度方面考慮使用沒有問題。
四、 定位時間(分度時間)
使用直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩馬達進行角度分度定位時,以如下步驟來概算分度定位時間。
J m : 負載的慣量 [kg?m 2 ]
J r : 馬達轉(zhuǎn)子的慣量 [kg?m 2 ]
N : 馬達轉(zhuǎn)速 [s −1 ]
T : 轉(zhuǎn)速N時的輸出轉(zhuǎn)矩 [N?m]
T m : 負載轉(zhuǎn)矩 [N?m]
t 1 : 指令時間 [s]
t 2 : 整定時間 [s]
t 3 : 定位時間 [s]
⊿ t : 加減速時間 [s]
θ : 旋轉(zhuǎn)角度 [°]
η : 安全系數(shù)(一般 1.4~1.5)
由此有
⊿ t=(J r+ J m)*2πN/(T/N- T m)
t 1=θ/360*N+⊿ t
t 3= t 1+ t 2
五、 再生電阻的選用
(1)計算直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩伺服馬達減速時的旋轉(zhuǎn)動能
請按以下算式計算。
旋轉(zhuǎn)能量 =1/2× J ×ω 2 [J] J r : 馬達的轉(zhuǎn)子慣量[kg?m 2 ]
?。?/span>1/2× J ×(2π N )
2
[J] J m : 負載的慣量[kg?m 2 ]
J = J r + J m N : 轉(zhuǎn)速[s −1 ]
(2)對內(nèi)部電容充電的能量
通過對內(nèi)部電容充電進行再生能量的處理能力因驅(qū)動器型號不同會有差異。
(3)計算外部再生電阻所消耗的能量
外部再生電阻所消耗的能量 [J] = 旋轉(zhuǎn)動能 [J] -電容吸收能量 [J]
如果結果小于0,則無需外部的再生電阻。
如果結果大于0,請按以下的步驟計算再生電阻所需的容量。
(4)計算外部再生電阻所需的容量
外部再生電阻所需的容量 [W] = 外部再生電阻所消耗的能量 [J] / (運行周期 [S] × 0.25)
0.25:再生電阻使用負載率
計算結果為80以下時: 請使用外部再生電阻
計算結果為220以下時: 請使用外部再生電阻
六、 實效轉(zhuǎn)矩的計算
選用直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩伺服馬達,在考慮定位時間的同時,還須確認在滿足實際使用工況的實效轉(zhuǎn)矩是否低于額定轉(zhuǎn)矩。
例如負載的慣量為0.12[kg?m 2 ],是否可以以0.3[S]移動45[º];并且如以一個循環(huán)周期為2.0[S]時,其實效轉(zhuǎn)矩又為幾何?
條件: J m (負載的慣量)=0.12[kg?m 2 ]
J r (馬達轉(zhuǎn)子的慣量)=0.014[kg?m 2 ](PB3015 的場合 )
N (最高轉(zhuǎn)速)=1.25 [s −1 ]
T (在N轉(zhuǎn)速時的輸出轉(zhuǎn)矩)=15[N?m](PB3015 1.25[s −1 ] 的場合 )
T m (負載轉(zhuǎn)矩)=0 [N?m] η: 安全系數(shù)=1.4
θ (回轉(zhuǎn)角度)=45 [°] t 4 (周期時間)=2.0[s]
重復定位精度=±100[秒] t 2 (整定時間)=0.04[s]
⊿ t : 加減速時間[s] t 1 : 指令時間[s]
● 定位時間計算如下。
加速時間 =(0.12+0.014)×2π×1.25)/(15/1.4-0)= 0.1[s]
指令時間 ?。?/span> 45/(360×1.25)+0.1= 0.2[s]
定位時間= t 1 + t 2 = 0.2+0.04 = 0.24 [s]
● 根據(jù)實際使用的工況曲線須考慮實效轉(zhuǎn)矩(如下圖)
在此,假定選用PB3015進行校核
t 4 : 周期時間 = 2.0[s]
必需實效轉(zhuǎn)矩
旋轉(zhuǎn)能量 = 1/2×( J r + J m )×(2π N )
2 = 1/2×(0.12+0.014)×(2π×1.25) 2 = 4.1[J]
在以上必需實效轉(zhuǎn)矩乘上溫度系數(shù)1.3,則得實效轉(zhuǎn)矩為4.4[N?m],PB3015的額定輸出轉(zhuǎn)矩為5.0[N?m]以下故滿足使用條件,