摘要：伺服驅動產品已經被廣泛應用在機床行業，數控加工行業。文章簡要介紹新一代伺服發展的方向，并詳細論述新一代伺服產品特點，提出了新一代伺服產品由于其功能特點必然會受到廣泛的應用。文章同時介紹天津羅升企業有限公司所推廣的智能伺服驅動器ELMO與精密直接驅動馬達橫河DD馬達。
關鍵字：伺服 羅升 橫河DD ELMO 智能

前言

近幾年，國內的工業自動化領域呈現出飛速發展的態勢，國外的先進技術迅速得到引入和普及化地推廣，其中作為驅動方面的重要代表產品的伺服已被廣大用戶所接受，在機器革新中起到了至關重要的作用。精準的驅動效果和智能化的運動控制通過伺服產品可以完美的實現機器的高效自動化，這兩方面也成為伺服發展的重要指標。

1 伺服系統介紹

伺服驅動技術是數控技術的重要組成部分。與數控裝置相配合，伺服系統的靜態和動態特性直接影響機床的位移速度，定位精度和加工精度。現在，直流伺服系統被交流數字伺服系統所取代；伺服電機的位置，速度及電流環都實現了數字化；并采用了新的控制理論，實現了不受機械負荷變動影響的高速響應系統（圖1）。

圖1 半閉環伺服控制
其主要新發展的技術有：

a．前饋控制技術。過去的伺服系統，是把檢測器信號與位置指令的差值乘以位置環增益作為速度指令。這種控制方式總是存在著跟蹤滯后誤差，這使得在加工拐角及圓弧時加工精度惡化。所謂前饋控制，就是在原來的控制系統上加上
速度指令的控制方式，這樣使伺服系統的跟蹤滯后誤差大大減小。

b．機械靜止摩擦的非線性控制技術。對于一些具有較大靜止摩擦的數控機床，新型數字伺服系統具有補償機床驅動系統靜摩擦的非線性控制功能。

c．伺服系統的位置環和速度環（包括電流環）均采用軟件控制，如數字調解和矢量控制等。為適應不同類型的機床，不同精度和不同速度要術，預先調整加、減速性能。

d．采用高分辨的位置檢測裝置。如高分辨率的脈沖編碼器，內有微處理器組成的細分電路，使得分辨率大大提高，增量位置檢測為10000 p/r（脈沖數/每轉）以上；絕對位置檢測為1000000 p/r以上。

e． 補償技術得到了發展和應用。現代數控系統都具有補償功能，可以對伺服系統進行多種補償，如絲杠螺距誤差補償，齒側間隙補償、軸向運動誤差補償、空間誤差補償和熱變形補償等。

2 新一代精準伺服產品

所謂精準，是指通過伺服驅動后所達到執行效果和目標設定的一致程度高，控制精密性好。要達成這樣的結果需要在執行裝置（電機）和驅動裝置（驅動器）上做到針對性地設計和制造。

日本橫河公司的DDM產品是具有這樣特性的非常典型的產品。

以下就3個方面對DD馬達進行介紹

圖2 DD馬達與伺服+減速機構架比較
首先，間隙誤差被消除。普通的傳動機構由于有減速機、聯軸器、齒輪、皮帶或絲杠等中間環節，間隙誤差是肯定無法避免的，尤其是對于長時間運轉所造成的機械磨損更是無法補償。DD馬達恰恰能很好的解決以上的問題，由于DD直接驅動的安裝方式（圖2），誤差被減為最少；而且它的伺服特性也可以隨時修正誤差，達到最理想的控制精度。

其次，高解析度和高定位精度。DYNASERV DD馬達選配的編碼器分辨率很高，DM1B-045的解析度為655,360PPR（DM-A系列 達到4096000PPR），電器控制精度高，已經超過普通伺服的控制精度1個數量級。由于制作相當精密，最終的精度控制一般可以達到2秒以內。

第三，高剛性，結構緊湊，使用效率高。DD 馬達的剛性很強，與負載結合后特性很硬，對于其驅動器要求更高。最新型的DYNASERV驅動器可以提供在線增益調試和共振濾波。馬達中空獨特設計不但減輕了自身慣量，也給客戶提供了更多的安裝形式。組合后的機械結構會更加緊湊，使用效率比較其他方式最高。

DD馬達的相對轉速比較低，額定轉速基本在60rpm~240rpm之間，但是這里的轉速是最終在轉臺上的轉速，相對比普通伺服+減速機的構架，在最終轉速上也是非常有優勢。在保持轉速的同時DD馬達保持了高的輸出扭力，由于采用永磁定子，因此在額定轉速內橫河DD馬達的扭力輸出曲線能夠保持平滑線性特性（圖3）。

圖3 DD馬達 轉速-扭矩輸出特性
橫河的GIII驅動器采用了I-PD控制方式，同樣帶寬的電流環，采用I-PD控制的GIII驅動器達到10Hz帶寬的位置環，與傳統的PID控制方式相比，減小了2.5倍的速度帶寬。這個特點決定了馬達的高剛性（位置帶寬）。

圖4 橫河GIII驅動器控制控制圖
在應用上，橫河DDM產品也是處于最先進地位，涉及領域有不干膠印刷機行業、LCD生產線、DVD/CVD生產設備、IC檢測設備、半導體制造設備、電子制造設備等產業機械的多個領域。

不干膠商標印刷機采用平壓式結構設計，主要完成工藝：送紙，印刷（二次套印），壓凸，燙金，裁切或收卷，計數。印刷速度為60-180次/分鐘。一次印刷測定值<0.03，二次套印測定值<0.035。（統計值）。DD馬達主要用于驅動輥的拖動，由控制原理圖5所視，1次印刷時單軸控制器

圖5 橫河DD馬達在不干膠印刷機的應用
SPC007控制DD馬達的行走長度和速度，印版上下印色；二次套印時，色標傳感器掃描Mark點，通知SPC007以追Mark模式控制DD運動，印版上下套色。行走距離和速度的設定可由上位指撥開關或人機界面來完成。比較舊型機種，節省了人力，尤其針對套色問題，完全是由控制器來完成。避免了機械誤差所造成經常作機械調整的工作，大大提高了工作效率。并且維護簡單，設備安全性好。

橫河DD馬達最大的行業應用是LCD、半導體關產業，圖6是在劃片機的應用，圖7是在IC分揀機的應用，同樣也用到了DD馬達的高精度，高剛性以及直接連接結構簡單，精度壽命長便于維護等特點，目前在國內有比較大的市場。

圖6 DD馬達在劃片機的應用