前文書我們提到，伺服是一種為運(yùn)行操作提供控制的動(dòng)力傳動(dòng)裝置。

 

PicSource：Rexroth

 

在其輸入側(cè)，是交流、直流電源或液壓、氣動(dòng)...等類型的動(dòng)力供給，和對設(shè)備進(jìn)行位置、速度或力矩控制的信號給定；而其輸出側(cè)，則一定是用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行的機(jī)械動(dòng)力，也就是力或者轉(zhuǎn)矩。

 

PicSource：YASKAWA

 

伺服裝置最獨(dú)特的部分，就是其內(nèi)部集成的面向應(yīng)用對象的反饋機(jī)制。系統(tǒng)最終輸出的可調(diào)機(jī)械動(dòng)力，是基于給定與反饋信號之間的差值而實(shí)時(shí)計(jì)算出來的。

 

PicSource：YASKAWA

 

之所以要這樣做，原因其實(shí)也很簡單，就是希望能讓系統(tǒng)的應(yīng)用輸出（如：位置、張力...等等）盡可能接近輸入側(cè)的給定值。因此，不難看出，使用伺服技術(shù)的主要目的，其實(shí)就是為了提升設(shè)備系統(tǒng)在精度方面的控制性能。

 

所以，關(guān)于本文標(biāo)題中的“什么時(shí)候”，其實(shí)就是需要為應(yīng)用對象提供較高的控制精度的時(shí)候。

 

PicSource：siemens.com/press | SIMOTION

 

在這些應(yīng)用中，最常見就要算是的位置控制了。比如：材料的定長裁切、金屬加工過程中的刀具控制、各類工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械臂、無軸印刷中的多色套印...等等，都需要對設(shè)備中的物體（工件、產(chǎn)品、或物料...等）進(jìn)行精準(zhǔn)的位置控制。

 

我一般會(huì)把這些定位應(yīng)用分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類。

 

靜態(tài)定位，指的是系統(tǒng)關(guān)注的是物體在目標(biāo)位置處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的定位精度，而對其運(yùn)動(dòng)過程中各時(shí)間點(diǎn)的位置值并沒有十分嚴(yán)格的要求。

 

舉幾個(gè)例子：

PicSource：MOOG

 

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，需要根據(jù)風(fēng)場的天氣、環(huán)境和風(fēng)力狀況調(diào)整槳葉的迎風(fēng)角度，以確保將其葉輪的旋轉(zhuǎn)速度控制在安全、有效的范圍以內(nèi)。

 

PicSource：Leuze

 

飲料瓶體套/貼紙質(zhì)或塑料標(biāo)簽之前，設(shè)備需要根據(jù)標(biāo)簽材料上的色標(biāo)指示，在每次標(biāo)簽送進(jìn)時(shí)準(zhǔn)確的控制其裁切位置。

 

PicSource：Hankook

 

輪胎簾布層材料需要根據(jù)特定的纖維紋路方向進(jìn)行裁剪與縫合，才能夠進(jìn)入到之后輪胎成型的工序。這其中對材料的裁切與縫合位置的控制，也屬于靜態(tài)定位。

 

PicSource：EXLAR

 

一些流程行業(yè)的應(yīng)用中，有時(shí)會(huì)也使用伺服技術(shù)，通過調(diào)節(jié)閥門開閉的位置，實(shí)現(xiàn)對液體流量的控制。

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動(dòng)態(tài)定位，則是要精準(zhǔn)的把控物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的位置值，乃至多個(gè)物體之間的相互位置（同步）關(guān)系。

 

PicSource：DMG MORI

 

例如：金屬加工設(shè)備，就是在主軸高速旋轉(zhuǎn)和多個(gè)刀具同步運(yùn)動(dòng)的過程中，實(shí)現(xiàn)了對它們在平面和空間中位置軌跡的精準(zhǔn)控制，以完成高品質(zhì)的工件加工。

 

PicSource：printingwales.com

 

再比如：無軸印刷的多色套印，就是在多個(gè)印刷輥高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，動(dòng)態(tài)的調(diào)整和控制它們之間的角度位置關(guān)系，以確保設(shè)備達(dá)到較高的套印性能品質(zhì)。

 

PicSource：Control Techniques

 

還有一種橫向裁切的應(yīng)用，俗稱“飛剪”，這個(gè)動(dòng)作是在物料連續(xù)輸送不停頓的狀態(tài)下完成的，其目的主要是為了提升設(shè)備運(yùn)行的節(jié)拍效率。此時(shí)就至少需要對裁刀在物料輸送和與之垂直的兩個(gè)方向都進(jìn)行精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)位置控制，使其能夠在跟隨物料進(jìn)給的過程中，完成各種輪廓樣式的橫向裁切。

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PicSource：Gerhard-Schubert

 

物體或物料的運(yùn)動(dòng)速度也可能成為伺服技術(shù)的控制對象。其中最典型的例子就是薄膜材料的收放卷了。在這種應(yīng)用中，通常需要通過伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)薄膜料卷的旋轉(zhuǎn)，完成材料的收緊或釋放，并在料卷直徑不斷連續(xù)變化的過程中，確保材料的收放速度與其在產(chǎn)線速度的同步。

 

PicSource：YASKAWA

 

除了以位置和速度作為控制對象以外，在需要對力或力矩進(jìn)行控制時(shí)，也有可能會(huì)用到伺服技術(shù)。

 

PicSource：OMRON | FA

 

還是以材料收放卷應(yīng)用為例，如果在收放卷過程中還需要對材料的張力進(jìn)行控制，一般有兩種方法。一種比較常見的做法，是使用浮動(dòng)輥（Dancer），借助擺輥配重或者氣缸壓力來控制材料張力，此時(shí)伺服的工作模式就是速度控制；而另一種，就是通過伺服電機(jī)的力矩輸出直接控制材料的張力大小，這就需要關(guān)閉伺服的位置環(huán)和速度環(huán)輸出，將其工作模式設(shè)定為力矩控制。

 

PicSource：ELAU packaging solutions

 

飲料灌裝/旋蓋設(shè)備中的瓶蓋旋緊操作，也可能會(huì)用到伺服的力矩控制模式。借助伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)瓶蓋的旋緊動(dòng)作，通過對其力矩輸出的精準(zhǔn)控制，使瓶體密封性能達(dá)到所需的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并確保產(chǎn)品的完好無損。

 

PicSource：EXLAR

 

此外，我們曾經(jīng)提到過的，在焊接工裝上使用伺服電缸的應(yīng)用場景中，有時(shí)也需要通過對電缸輸出推力的控制，來調(diào)整焊鉗作用在焊點(diǎn)、焊縫傷的壓力，以確保穩(wěn)定可靠的焊接品質(zhì)。

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PicSource：ANALOG DEVICES