菱泛用AC伺服系统基本及应用

三菱伺服系統教育訓練講義課程名稱：三菱泛用AC伺服系統基本及應用菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第1页!何謂伺服※SERVO語源自拉丁語，原意為奴隸的意思，取原意稱“依指令確實執行動作之驅動裝置；能夠高精度的靈敏動作表現，自我動作狀態

常時確認”。☆日本工業規格JIS定義：〔伺服機構是將物体的

位置、方位、姿勢等的控制量，將目標的任意

變化追隨、構成控制系統〕菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第2页!伺服機構系統伺服機構系統，大致上可分為下例幾項：1.指令部：動作指命信號的輸出裝置。2.控制部：接收控制指令，並驅動馬達的裝置。3.驅動、檢出部：驅動控制對象、並檢出狀態的裝置。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第3页!伺服馬達的種類伺服馬達的種類，大致可區分成：1.同步形：採用永磁式同步馬達，停電時發電效應，因此煞車容易，但因製程材料上的問題，馬達容量受限制。〔迴轉子：永久磁鐵；固定子：線圈〕2.感應形：感應形馬達與泛用馬達構造相似，構造堅固、高速時轉矩表現良好，但馬達較易發熱，容量(7.5KW以上)大多為此形式。〔迴轉子、固定子皆為線圈〕3.直流形：直流伺服馬達，有碳刷運轉磨耗所產生粉塵的問題，於無塵要求的場所就不宜使用，以小容量為主。

〔迴轉子：線圈；固定子：永久磁鐵；整流子：磁刷〕菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第4页!IM感應形伺服馬達※特長優點：1.維護容易。2.耐環境性佳。3.高速時，轉矩特性佳。4.可製做大容量，效率佳。5.構造堅固。※缺點：1.小容量機種，效率差。2.AMP較DC形構造複雜。3.停電時，無法動態剎車。4.隋溫度變動影響特性。5.AMP與MOTOR必需1：1使用。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第5页!ENCODER的種類ENCODER的種類：1.相對值形編碼器2.絕對值形編碼器項目相對值形編碼器絕對值形編碼器輸出內容相對值輸出。回轉角度變化相對值脈波輸出。絕對值輸出。回輕角度的絕對值輸出。停止時的對應停電中孌動位置時，需於復電後重新做原點復歸。停電再復電後不需再做原點復歸。構造價格構造簡單、且便宜。構造複雜、且昂貴。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第6页!絕對值編碼器AbsoluteEncoder：馬達軸安裝絕對值編碼器，常時對馬達軸位置做儉測工作。及脈波計數工作，當斷電再復電後不需再做原點復歸。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第7页!伺服的原理構成伺服系統的最大特色，透過回饋信號的控制方式〔可做指令值與目標值的比較，因而大幅減少誤差狀況〕。何謂回饋信號；向控制對象下達指令後，正確的追蹤並查明現在值，且隨時回饋控制內容的偏差值、待目標物到達目的地後，回饋位置值，如此反覆動作。控制流程，檢測機械本體之位置檢出，回路為封閉系統，稱之為閉回路。相反，檢測馬達軸或機械軸端，之回路系統就稱為半閉回路。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第8页!定位方式比較菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第9页!位置控制模式位置控制的區分：1.半閉迴路控制Ⅰ「馬達軸端檢出」2.半閉迴路控制Ⅱ「螺旋導桿軸端檢出」3.全閉迴路控制「機械位置檢出」‧使用AC伺服馬達於位置控制，一般是指由與伺服馬達軸心一體化的位置檢出器(編碼器、角度檢測器等)取得回授訊號，當與位置指令量一致時，使馬達軸停止之控制，並執行伺服鎖定之機能（SERVOLOCK。）菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第10页!適用於位置控制AC伺服馬達用於位置控制，以用途分別可區分為2大項1.點至點的控制(POINTTOPOINT)：BAa.點至點控制←不重視走行路2.輪廓控制(補間控制)：BAa.直補間BAb.圓弧補間〔以A-B間為直徑的圓弧〕菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第11页!位置定位控制基礎伺服系統的位置精度：‧伺服馬達1回轉的機械移動量。‧伺服馬達1回轉的Encoder脈波數。‧機械系統的間隙問題，機械精度。伺服系統、位置決定控制的基礎：單位：Pulse；mm；inch；degree例）指令脈波頻率？〔定位模組〕‧馬達1回轉所需脈波數Pulse‧馬連1回轉移動量mm

AMP電子齒輪比‧電子齒輪比分子‧電子齒輪比分母菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第12页!(速度控制模式)腳位說明(二)菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第13页!三菱泛用伺服分類1.MR-C系列：30W～400W2.MR-J系列：50W～3.5KW3.MR-J2系列：50W～3.5KW4.MR-J2-Super系列：50W～7KW5.MR-H-N系列：50W～55KW(30KW～50KW為440V)6.MR-E-A/AG系列:100W~2KW7.MR-Jr系列:10W~30W◆A-type：泛用標準界面(MR-J2-A、MR-J2S-A、MR-HAN)◆B-type：SSC-NET(BUS-LINK)(MR-J2-B、MR-J2S-BMRHBN)◆C-type：1軸控制內藏(MR-J2-C、MR-HACN)菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第14页!MELSERVO演進圖產業界的需求1980生產性向FMS機能、性能技術革新占有率(%)POWERTRANSISTOR模組化釹鐵磁石8、16BIT微處理1985免保養高速應答、CIM低價位化1990199520002005年小型化低噪音省配線化規格對應耐環境性高速高性能網路化開放化診斷機能d-q變換(向量控制)32BIT微處理CAE高密度實裝技術IPMDSPRISC微處理具有機械系控制邏輯網路技術5%10%17%23%30%35%ASA、SBJCHJ2-SuperJ2依控制器脈波列作定位與汎用SV同時展開全數位式伺服無線的放大器BUS形的AMP開發d-q軸控制筆記本大小之普及型之開發內含自動調諧機能標準ABS編碼器標準CE、UL規格依馬達ID識別高密度捲線及連結CORE，因此馬達小型化機械分析機能適應制振控制機械仿真機能增益搜尋機能MODEL適應控制即時自動調諧SERIAL高速SCNETBUS對應採用32BITRISCCPU共振濾波器產業界最小之SERVOAMP內含IPM菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第15页!MR-J2高應答版產品區分性能容量(W)10305010040010003.5K22K55K100KMR-J2-JrDC24V10~30WMR-H50~22KWMR-J250~3.5KW30~55KWMR-H400V大容量MR-J2SUPERMR-C30~400W7KW30KW50W菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第16页!馬達容量區分對應之伺服驅動器(MR-J2-SUPER系列)HC-系列旋轉速度r/min額定/最高容量(W)305010050075085010002000300035007000用途小容量低慣性KFS新規開發超低慣性MFS中容量中慣性SFS低慣性RFS扁平型扁平型UFS3000/45003000/45001000/15002000/30003000/30003000/45002000/30003000/4500皮帶驅動裝置ROBOT嵌入機插件機運輸裝置繞線機X-YTABLE食品機械高頻度定位裝置食品機械ROBOT縫紉機KFS馬達慣性為MFS馬達之3~5倍，可構築更安定的系統使用方便菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第17页!定位整定時間運轉模式指令定位整定時間馬達動作條件伺服馬達:HC-MFS13伺服驅動器:MR-J2S-10A負荷慣性比:3倍定位整定時間J2-SuperJ20.9msec5msec高性能菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第18页!高性能即時自動調諧無論條件多麼嚴格的狀態下，均能正確推定出負荷慣性<在極嚴格場合下，負荷慣性瞬時推定之比較>例:HC-MFS13、螺桿螺距6mm、負荷慣性瞬時比5.6倍之場合、垂直軸不平衡負荷20%、磨擦轉矩約15%、加減速轉矩額定之1.4%HC-MF13:推定值:實際之負荷慣性瞬時比3020100慣性倍率時間[sec]051015既有自動調諧啟動HC-MFS13:推定值:實際之負荷慣性瞬時比3020100慣性倍率時間[sec]051015高性能即時自動調諧啟動菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第19页!適應制振控制即時自動地檢出共振點並抑制共振。時間適應制振控制開始使用方便菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第20页!增益搜尋機能定位整定時間為表示從指令終了到定位完了信號指令定位整定時間馬達動作定位完了信號搜尋最合適之增益12346789增益B增益A51011121315161718增益B增益A14最合適之設定結果1234自動搜尋最合適之增益由電腦作最適調整菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第21页!機械仿真軟體(2)指令系情報輸入模擬結果輸入機械系情報亦可從機械分析輸入由電腦作最適調整菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第22页!由J2至J2-Super

之變更內容總結驅動器的演算處理高速化應答頻率250Hz→550Hz使用更加方便自動調諧機能提升共振濾波器及適應制振控制增益搜尋、機械分析及仿真機能顯示LED4位→5位擴充性SSCNET對應、RS232C、RS422高解析度編碼器的標準化13bit(8192)，14bit(16384)→17bit(131072)耐環境性提升馬達保護小容量等級IP44→IP55耐振動性小容量2G→5G使用更加方便高慣性馬達HC-KFS系列菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第23页!驅動系種類菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第24页!自動調諧機能START2軸以上補間補間模式自動調諧模式1YesNoOK?自動調諧模式2OK?No手動模式1OK?NoNo手動模式2ENDYesYesYesOK?NoYes菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第25页!搬運控制〔垂直〕‧伺服的導入控制，機械速度加快使生產效率提升。‧定位停止時的伺服鎖定機能、停電時防止負載垂直掉落可能，伺服馬達需附有電磁剎車器機能。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第26页!卷取控制‧紙、膠卷等長尺寸材料處理，大量的分配、卷取、加工處理等，使用領域廣泛、類似加工處理部份不同，但整體機構均相似。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第27页!填充機生產設備‧充填機設備，大量的瓶子做高速填充動作處理。依瓶子形狀，當液體填充時所產生的泡沬位置及填充速度等做速度定位控制。‧利用伺服系統，做食品衛生塑膠膜包裝技術。膠材的袋狀加工處理，各種食品大小尺寸對應，包裝後並予以切割處理。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第28页!半導體業界Ⅱ‧電子基板的電子部品〔IC、電阻、電容〕等定位安裝技術，於高速中進行。‧電子基板的電子零件〔IC、電阻、電容〕等自動定位儉測系統。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第29页!SM同步形伺服馬達※特長優點：1.免維護。2.耐環境性佳。3.轉矩特性佳，大轉矩。4.停電時可發電剎車。5.尺寸小、重量輕。6.高效率。※缺點：1.AMP較DC形構造複雜。2.MOTOR及AMP必需1：1搭配使用。3.永久磁石有消磁的可能。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第30页!DC直流形伺服馬達※特長優點：1.伺服驅動器構造簡單。2.停電時可發電剎車。3.體積小、價格低。4.效率佳。※缺點：1.整流子週邊需定期保養。2.碳刷磨耗產生(碳粉)，無法應用於要求凊絜的場所。3.因整流器碳刷的問題，高速時轉矩差。4.永久磁石有消磁的可能。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第31页!相對值編碼器IncrementalEncoder：回轉圓盤上有很多的光學刻度設計，當發光二極体的光源通過固定式刻度盤、回轉圓盤時。隨時檢測出刻度變換的相對電氣信號位置裝置。當回轉圓盤轉動時，連續脈波數的累計數值取得。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第32页!INC及ABS指令方式位置決定時的位置指命方式：1.INC：必需對位置值加以計算，Roll等、往返運動時一定位置量的控制系統。2.ABS：直接下達位置值，可用於XY軸、table等，一般的機械均可使用。於指命程式中較為簡便。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第33页!伺服控制回路的組成SERVO內部信號流程圖：依回饋方式可分為三種：1.位置回路：編碼器脈波信號»位置控制單元2.速度回路：編碼器脈波信號»速度控制單元3.電流回路：編碼器脈波信號»電流控制單元※各控制回路的響應速度依序為：電流»速度»位置菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第34页!控制模式種類菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第35页!(位置控制模式)腳位說明(一)菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第36页!步進馬達與AC伺服差異一般使用於定位控制之定位方式，步進馬達的使用率不比AC伺服馬達來得少(依機械特性而言)。步進馬達沒有像伺服馬達般的檢出器做回授控制，完全因應指令做電氣角度的回轉。屬於開迴路的控制、使用簡單、多使用於小形搬運機執行點到點的定位控制。〔優點〕‧價格便宜‧簡單、使用容易〔缺點〕‧不穩定、易受干擾‧高速時轉矩小‧低分解能‧容量小(200W以下)菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第37页!速度控制模式AC伺服馬達與其它一般的可變速裝置：(變頻器、直流馬達、渦電流繼手形可變速馬達等)一樣，運轉速度可變換。其特長：a.緩起動、停止機能：加減速時產生的衝擊，加速及減速的變動率。b.廣大的速度控制範圍：從低速至高速之間的控制範圍(1：1000~5000)速度控制範圍內、定轉矩特性。c.速度變動率小：即使負載變動，速度依然不會有太大的改變產生。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第38页!轉矩控制模式AC伺服馬達以電流做高精度的輸出轉矩控制。一般的用途為位置控制或速度控制時速度偏差的結果所做電流控制。由外部直接控制電流值亦可控制馬達的輸出轉矩如膠布機等張力控制可運用。a.張力控制時，卷取的滾輪半徑越大時、負載轉矩相對增加。伺服馬達的輸出轉矩相對增加。b.卷取途中材料切斷時，負載瞬間變輕，但馬達高速回轉，此時伺服馬達的輸出轉矩減少。c.使用轉矩控制運動時，必需留意馬達的溫度與轉矩特性的關係。菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第39页!三菱泛用伺服組成菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第40页!產品特長基本性能提升(發揮機械性能之極限)應答頻率、編碼器解析度提升使用方便、安裝時間縮短高性能即時自動調諧伺服馬達種類齊全共振濾波器、適應制振控制整體支援含有機械系模式適應控制機械分析機能、機械仿真機能增益搜尋機能耐環境、規格、與既有品可互換耐振動提升海外規格、馬達保護構造伺服馬達ID外形尺寸、安裝、各信號的互換性菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第41页!形名構成伺服驅動器MR-J2S-10

A

1無:三相AC200V、單相AC230V，1:單相AC100V(預定販賣)A:標準脈波列、類比I/F，B:SSCNET10、20、40、60、70、100、200、350、(500、700)伺服驅動器系列名伺服馬達HC-KFS

05

3

軸端加工

K:槽鍵D:D型軸減速機:G1、G1H、G2電磁剎車:B:附電磁剎車額定旋轉速度r/min1:10002:20003:3000額定輸出

05:50W~70:7KW馬達系列MFS、KFS、SFS、RFS、UFS

<INC、ABS共用，檢出器解析度17bit>〔串列通信用〕伺服馬達系列名於既有之型名追加Super之S減速機與既有品相同外形尺寸及安裝具互換性菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第42页!應答頻率0100200300400500600700Hz年199019921994199619982000JJ高應答J2J2高應答J2-Super波特圖-3db所對應之頻率增益(db)頻率(Hz)J2-SUPER-3db5502002高性能菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第43页!編碼器之高解析度化從小容量到中容量之機種，均採用絕對編碼方式:17bit(131072p/rev)含高解析度編碼器之馬達尺寸與既有品相同同業狀況標準準標準J2-SuperJ2IIMINAS-A容量全容量-750W1KW--750W750W以上-750W750W以上編碼器(bit)INC/ABSINC/ABSINC/ABSINCABSINCABSINCABSINCINC/ABS1213141516171819201KW以上1000010000高性能菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第44页!新共振濾波器在機械系剛性低的地方，轉矩傳動部份會有軸共振情形發生。可使用共振濾波器來抑制軸共振，最多可使用2個。轉矩傳動機構負荷機械頻率(Hz)共振濾波器於共振點使用共振濾波器使用方便菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第45页!機械分析機能伺服馬達加振時，機械系的頻率分析開始進行短時間30秒內分析完畢轉矩傳動機構負荷機械機械系的診斷機械系的模組化與機械仿真軟體組合作最合適的控制共振點之測定由電腦作最適調整菱泛用AC伺服系统基本及应用共55页，您现在浏览的是第46页!機械仿真軟體(1)全面支援伺服系統之軟體馬達容量:容量選定軟體機能面:依各種資料檢討性能及特性:依實機測試及經驗值推定問題點假設要獲得性能及特性時