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求助:垂直安装伺服丝杠平衡的问题 点击：3529 | 回复：24



李白爱喝啤酒

    
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发表于：2007-08-23 09:47:00
楼主
大家好,目前我正在做一台设备,其中Z轴(垂直安装)运动是伺服马达加丝杠,负重100KG,轴向最大速度0.3m/s,加速度1个g,为了让马达在工作状态尽量接近恒力(理想状态),现预备增加一弹簧来平衡(机械阻尼作用),但不知如何选用此弹簧参数,故请高手支招.谢谢!
也见过用气缸的,但我觉得做起来相较弹簧更为复杂.
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lg_006

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发表于：2007-08-23 10:14:00
1楼
还是用汽缸吧，兄弟，用弹簧机构不好保持恒阻尼吧？
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李白爱喝啤酒

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发表于：2007-08-23 11:21:00
2楼
用气缸也有几个问题:如断气或气压不够或长时间停机有可能漏气
                    安装占用的空间大
                    增加几条气管(Z轴还要在X轴上跑)
我觉得还是用 弹簧好
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执行机构.

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发表于：2007-08-23 12:28:00
3楼
伺服电机功率选的足够大，应该没什么问题平衡住。
如果空间方便的话，不防用杨老的专利产品，数字液压缸来干此活。估计300mm/s杨老的数字缸应该没问题。
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lg_006

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发表于：2007-08-23 13:14:00
4楼
100KG垂直运动不用配重？这么“神奇”的伺服系统我还真见过。之所以选用配重，重要原因之一就是消除扭矩的“齿隙”，以改善系统性能。使用汽缸，最主要就是考虑汽缸力输出稳定性相对较好，弹簧机构在这方面恐怕效果欠佳。当然楼主所说的事实，也正是这种结构的缺点。
如断气或气压不够或长时间停机有可能漏气－－－可以有相关传感器和机构进行辅助的保障。
安装占用的空间大－－－这个没什么好说的了，看自己系统的要求吧。
增加几条气管(Z轴还要在X轴上跑)－－－反正伺服，传感器什么的也要走线，影响不会很大吧？

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firstrazor

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发表于：2007-08-23 13:24:00
5楼
个人的经验是用气缸好一点。这个阻尼会影响伺服的调整。
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李白爱喝啤酒

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发表于：2007-08-23 13:57:00
6楼
还有些情况我没说清楚,Z轴的行程不大(220mm),且Z轴运动的频率也不频繁,100KG的负荷也是经过一再精减的,最重要的是有成本的控制,我个人认为弹簧(压缩状态)应该可以满足要求,我也计算了一下,初步确定了弹簧的参数,但不知是不是最佳的参数,所以还是请这方面比较有经验的朋友指点指点,谢谢!不论什么意见,都请说的详细些,以供学习参考!
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firstrazor

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发表于：2007-08-23 16:56:00
7楼
弹簧在压缩不同量时产生的力不同，这不是给电机增加了一个变化负载？这样调试伺服会增加一点难度。当然看系统不同，可能严重程度不同。
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波恩

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发表于：2007-08-24 08:14:00
8楼
配重应选用恒推力型的元件，气压，液压是上选，如果行程小，也可以考虑变截面的所谓“恒力”弹簧。
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yzj7518

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发表于：2007-08-24 09:36:00
9楼
垂直重力轴的平衡方式很多，有机械（重物）、气缸、液压、气液转换等方式，但在数控设备中，不用配重的情形也不在少数，我认为如果采用伺服驱动，对于100公斤，完全可以不用配重，就算人为往上选一个型号，成本稍有增加也是划算的。
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李白爱喝啤酒

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发表于：2007-08-24 10:03:00
10楼
我以为100kg的负重,1G的加速度,配重是必要的,选择大容量马达的做法一是成本太高,二是,说实话,没有什么技术含量,不妥.

如有朋友用气缸做过类似的配重,也请回帖介绍一下经验,谢谢!
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波恩

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发表于：2007-08-24 12:59:00
11楼
1G的加速度,不简单的。

选择大容量马达成本是高！不过与技术含量有直接关联吗？加气缸就技术含量高了？
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李白爱喝啤酒

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发表于：2007-08-24 13:45:00
12楼
哈哈,相较而言的.
对于搞数控设备的,我们设计的时候都有可能会遇到需要配重的问题,那对于配重的方式的选择及计算的方法我们都是有必要了解的,因为它关系到整个系统的稳定性,如果只是采取选取大容量的马达这样一种方法而绕过配重这一做法,我个人以为这不可取!

我想论坛里的朋友也不是用这样的方法来做设计的 !


  


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执行机构.

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13楼
您为什么不用液压伺服缸来实现呢？用液压缸就无所谓配重问题了。
而且液压缸动态响应很快，实现你的要求应该没有问题。
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李白爱喝啤酒

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14楼
用液压伺服用在我现在做的设备上应该是不行的
不过我还是想了解液压伺服的知识,您可以说说你具体怎么用液压缸来做吗?

配重的问题,我们不应该采取回避的态度
希望论坛里有经验的朋友站出来!
我会将我的弹簧选型计算过程帖上来,希望朋友们多多指正.
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执行机构.

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15楼
   用液压伺服用在我现在做的设备上应该是不行的
为什么不行？我感觉您这应用，用液压缸应该最实惠了。用大功率伺服成本不会低。

不过我还是想了解液压伺服的知识,您可以说说你具体怎么用液压缸来做吗?
关于液压伺服，您可以看看这个链接。
http://bbs.gongkong.com/detail.asp?id=388008
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雅各宾

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16楼
关注
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李白爱喝啤酒

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17楼
Z轴配重弹簧选型计算
1.选择弹簧丝的材料,确定许用剪切应力
选用碳素弹簧钢丝,C级.
查表的剪应力[τ]=0.5σb     G=80,000MPa

2.选择弹簧指数C
因弹簧安装在直径为20的安装杆上所以有:
D1=D2-d=(C-1)d≤２６



3.用试算法求弹簧丝的直径
先试取直径d=4mm,则查表的σb=1520MPa
[τ］=0.5σb=0.5×1520=760 MPa 
C≤22/4+1=6.5
取C=7
由下式求得



KQ=1.21
由下式求弹簧丝直径:




再取直径d=5mm,查表得σb=1470MPa
[τ］=0.5σb=0.5×1470=735 MPa
C=７
求得


KQ=1.2１
dt＇≧４.０１
dt＇≤d
故取d=5,C=７。


４，求弹簧的工作圈数





N=n+2=１５ 弹簧的实际刚度K＇＝９.７１ 支撑圈数n=2


弹簧的变形量为


根据下表计算其它参数

节距t=d+λmax/n=5+56.6/13=10

自由高度Ｈ０=nt+(n2-0.5)d=137.5

端部结构　　两端圈并紧磨平　Ｙ１型




这是初步计算的结果,请大家批评指正.
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yzj7518

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18楼
 
这是液压平衡的设备
 
这是重力块平衡的设备


 
这是气压缸平衡的设备
 

哈哈，这些设备都是没有平衡的，负重100-300公斤不等
需不需要外加平衡，要根据实际情况而定，与技术含量无关，特别是我们这些做技术的。
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yzj7518

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19楼
很遗憾我们改造的设备照片传不上来，其实现在的很多数控铣床、加工中心的重力轴是没有配重的。100公斤的负重对电机而言是增加不了多少成本的。反而低于气缸的成本，而且结构简单。
再则工控要讲求实际，人为地增加技术含量忽悠客户是可以的。
如果你是1000公斤的负重，呵呵，我不会这么回复你----配重是一定需要的。
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李白爱喝啤酒

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发表于：2007-08-24 18:00:00
20楼
在此论坛发帖子,是想求助配重的计算方法和这方面的经验,因为此前没有做过垂直方向100KG负重一个G加速度的运动轴,所以我本人认为这有些技术含量.仅是对自身而言,不针对其他朋友.
至于说我现在做的机器到底要不要配重,就目前同行业内的机器,不论是进口的还是国产的,都有.在此我也不想说的太详细,要不大家都知道是做什么的了.这样也不好.

难道都是选用大功率的马达吗?或是1000KG的才考虑负重吗?

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