圖 5-7 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)原理框圖

下面從步進(jìn)式伺服系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對機(jī)床工作臺移動的移動量、速度和移動方向進(jìn)行控制三個(gè)方面，對其工作原理進(jìn)行介紹。

1.?工作臺位移量的控制

數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)發(fā)出的 個(gè)進(jìn)給脈沖，經(jīng)驅(qū)動線路之后，變成控制步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電、斷電的電平信號變化次數(shù) ，使步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)變化 次。由步進(jìn)電機(jī)工作原理可知，定子繞組通電狀態(tài)的變化次數(shù) 決定了步進(jìn)電機(jī)的角位移 , ( 即步距角)。該角位移經(jīng)絲杠、螺母之后轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_的位移量 ， (t為螺距)。即進(jìn)給脈沖的數(shù)量 →定子繞組通電狀態(tài)變化次數(shù)f→步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角f→工作臺位移量 。

2.?工作臺進(jìn)給速度的控制

機(jī)床控制系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖的頻率 ，經(jīng)驅(qū)動控制線路之后，表現(xiàn)為控制步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電、斷電的電平信號變化頻率，也就是定子繞組通電狀態(tài)變化頻率。而定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率 決定了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ω。該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω經(jīng)絲杠螺母轉(zhuǎn)換之后，體現(xiàn)為工作臺的進(jìn)給速度v。即進(jìn)給脈沖的頻率f→定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率f→步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速ω→工作臺的進(jìn)給速度v。

3.?工作臺運(yùn)動方向的控制

當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給脈沖是正向時(shí)，經(jīng)驅(qū)動控制線路，使步進(jìn)電機(jī)的定子各繞組按一定的順序依次通電、斷電；當(dāng)進(jìn)給脈沖是負(fù)向時(shí)，驅(qū)動控制線路則使定子各繞組按與進(jìn)給脈沖是正向時(shí)相反的順序通電、斷電。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理可知，通過步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電順序的改變，可以實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的控制，從而實(shí)現(xiàn)對工作臺的進(jìn)給方向的控制。

綜上所述，在開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)中，輸入的進(jìn)給脈沖的數(shù)量、頻率、方向，經(jīng)驅(qū)動控制線路和步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)換為工作臺的位移量、進(jìn)給速度和進(jìn)給方向，從而實(shí)現(xiàn)對位移的控制。

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制線路

根據(jù)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)的工作原理，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制線路的功能是，將具有一定頻率 、一定數(shù)量N和方向的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)各相定子繞組通斷電的電平信號。電平信號的變化頻率、變化次數(shù)和通斷電順序與進(jìn)給指令脈沖的頻率、數(shù)量和方向?qū)?yīng)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)該功能，一個(gè)較完整的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動控制線路應(yīng)包括脈沖混合電路、加減脈沖分配電路、加減速電路、環(huán)形分配器和功率放大器(見圖5--8)，并應(yīng)能接收和處理各種類型的進(jìn)給指令控制信號如自動進(jìn)給信號、手動信號和補(bǔ)償信號等。脈沖混合電路、加減脈沖分配電路、加減速電路和環(huán)形分配器可用硬件線路來實(shí)現(xiàn)，也可用軟件來實(shí)現(xiàn)。