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成功更换伺服产品的五个技巧

很多情况下,我们需要采用伺服产品更换方案,例如用一种新伺服电机来取代已有电机。其原因可能包括:产品报废,节约成本,交货时间问题,或者技术升 级。在涉及每种应用的具体背景时,可能需要考虑大量的重要因素。在本文中,我将尝试简要鉴别那些最常见的因素,以及正确的关注顺序。

1. 健康的动机
 
不管是出于何种原因需要更换伺服产品,都必须了解并时刻牢记首要任务:降低风险。良好的更换方案能够最大限度减少升级过程中可能遇到的潜在问题。如果不精心管理更换过程中存在的潜在风险,就会增加系统故障的概率。

因此,成本不应该成为更换方案的决定性因素!一个良好的更换方案不仅能最大限度地降低风险,并能减少系统成本,而不是降低成本却要接受更高的潜在风险。

2. 轴稳定性

惯量匹配非常重要,但是经常被忽略。更换用的伺服应该具有与原伺服相同的转子惯量,或者尽量相似。其目标是保持系统在安装新伺服后的稳定性。当然,这里的假设前提是原有系统已经达到了所需的稳定性。

如果要更换一个较低分辨率的系统(比如测速机、换向编码器、或老式旋转变压器型系统),通常可采用分辨率不低于每转220线(CPR)的高分辨率正 弦编码器反馈设备。在匹配转子惯量的情况下可以增加灵活性。一般来说,在使用一个高分辨率设备改良反馈装置分辨率的情况下,更换伺服的惯量至少要达到原有 电机的三分之一,当然最好是能达到一半。在很多应用领域都已经成功运用了这种方法。

3. 速度和转矩

速度和转矩匹配同样重要。更换电机的性能应达到或超过原有电机的性能。分析两者产品目录参数值(即连续转矩、额定速度),以确保没有缺陷,是非常重要的。

还必须在每个电机的速度范围内比较转矩值。比较图形是一种非常有帮助的做法,可以通过比较电机速度/转矩曲线,并在电子数据表中手动地标绘出想要的数值。比如,标绘出1000 PRM时的连续转矩,

电机A = X Nm和电机B = Y Nm,并在整个速度范围内都进行同样的操作。

4. 电机尺寸

虽然尺寸对于电机性能而言不是特别重要,但是在更换过程中,如果新伺服电机的安装尺寸与原有电机相同,有助于实现流水化作业。应分析两种电机的外形 图,以确保一致性。即使替换掉使用工业标准底座(比如NEMA或ICE)的电机,也是一种好方法。相关标准一般规定了相同的导向器和螺栓环尺寸,不过轴尺 寸往往不是固定的。例如,虽然您要更换一个NEMA 34电机,但是各制造商的产品定义可能差别很大!

5. 其它因素

电机是机器中唯一被更换的部件吗?一般情况下,更换伺服意味着更换驱动器、电缆,在少数情况下甚至还需要更换控制器。在这种情况下,如果遵循制造商给出的建议,那么电机绕组差异就可以是次要的考虑因素。

不过,如果更换的电机将与原有驱动器配合使用,则应进行仔细的检查。比如,对绕组数据(包括电机常数:Kt和Ke)、反馈设备类型和分辨率、以及电 缆引脚布局等必须进行仔细检查和匹配。另外,不同的伺服电机制造商通常对这些关键参数采用不同的单位和转换方法。这样可能会导致在比较过程中难以明确区分 电机的定义和单位。本文在这方面提供了一些实用的补充信息,介绍了一些在伺服更换过程中应该考虑的常见规格差异。

其它需要比较的方面可能包括:整体包络尺寸、环境指数、固定制动装置、轴承和负载寿命、以及特殊事项。如前文所述,限于篇幅,本文不会列出关于更换准则的全面“检查清单”。我希望本文能为有效的伺服产品更换设计方案提供综合参考,帮助相关人员周密考虑和控制相关风险。


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