前文書我們提到，伺服是一種為運行操作提供控制的動力傳動裝置。

 

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在其輸入側，是交流、直流電源或液壓、氣動...等類型的動力供給，和對設備進行位置、速度或力矩控制的信號給定；而其輸出側，則一定是用于驅動設備運行的機械動力，也就是力或者轉矩。

 

PicSource：YASKAWA

 

伺服裝置最獨特的部分，就是其內部集成的面向應用對象的反饋機制。系統最終輸出的可調機械動力，是基于給定與反饋信號之間的差值而實時計算出來的。

 

PicSource：YASKAWA

 

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

 

所以，關于本文標題中的“什么時候”，其實就是需要為應用對象提供較高的控制精度的時候。

 

PicSource：siemens.com/press | SIMOTION

 

在這些應用中，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、各類工業機器人和機械臂、無軸印刷中的多色套印...等等，都需要對設備中的物體（工件、產品、或物料...等）進行精準的位置控制。

 

我一般會把這些定位應用分為靜態和動態兩類。

 

靜態定位，指的是系統關注的是物體在目標位置處于靜止狀態時的定位精度，而對其運動過程中各時間點的位置值并沒有十分嚴格的要求。

 

舉幾個例子：

PicSource：MOOG

 

風力發電機組，需要根據風場的天氣、環境和風力狀況調整槳葉的迎風角度，以確保將其葉輪的旋轉速度控制在安全、有效的范圍以內。

 

PicSource：Leuze

 

飲料瓶體套/貼紙質或塑料標簽之前，設備需要根據標簽材料上的色標指示，在每次標簽送進時準確的控制其裁切位置。

 

PicSource：Hankook

 

輪胎簾布層材料需要根據特定的纖維紋路方向進行裁剪與縫合，才能夠進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，也屬于靜態定位。

 

PicSource：EXLAR

 

一些流程行業的應用中，有時會也使用伺服技術，通過調節閥門開閉的位置，實現對液體流量的控制。

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動態定位，則是要精準的把控物體在整個運動過程中每個時間點的位置值，乃至多個物體之間的相互位置（同步）關系。

 

PicSource：DMG MORI

 

例如：金屬加工設備，就是在主軸高速旋轉和多個刀具同步運動的過程中，實現了對它們在平面和空間中位置軌跡的精準控制，以完成高品質的工件加工。

 

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再比如：無軸印刷的多色套印，就是在多個印刷輥高速運轉的過程中，動態的調整和控制它們之間的角度位置關系，以確保設備達到較高的套印性能品質。

 

PicSource：Control Techniques

 

還有一種橫向裁切的應用，俗稱“飛剪”，這個動作是在物料連續輸送不停頓的狀態下完成的，其目的主要是為了提升設備運行的節拍效率。此時就至少需要對裁刀在物料輸送和與之垂直的兩個方向都進行精準的動態位置控制，使其能夠在跟隨物料進給的過程中，完成各種輪廓樣式的橫向裁切。

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PicSource：Gerhard-Schubert

 

物體或物料的運動速度也可能成為伺服技術的控制對象。其中最典型的例子就是薄膜材料的收放卷了。在這種應用中，通常需要通過伺服傳動機構來驅動薄膜料卷的旋轉，完成材料的收緊或釋放，并在料卷直徑不斷連續變化的過程中，確保材料的收放速度與其在產線速度的同步。

 

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行控制時，也有可能會用到伺服技術。

 

PicSource：OMRON | FA

 

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

 

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飲料灌裝/旋蓋設備中的瓶蓋旋緊操作，也可能會用到伺服的力矩控制模式。借助伺服電機的旋轉驅動瓶蓋的旋緊動作，通過對其力矩輸出的精準控制，使瓶體密封性能達到所需的質量標準，并確保產品的完好無損。

 

PicSource：EXLAR

 

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

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PicSource：ANALOG DEVICES