سروو موتور برای ماشین های برش لیزری: کنترل حرکت محور X/Y

انتخاب سروو موتور برای دستگاه های برش لیزری با الزامات حرکتی هر محور شروع می شود. جرم متحرک، شتاب، نسبت انتقال، چرخه وظیفه، و سازگاری کنترل کننده همه مهم هستند. وات موتور به تنهایی نمی تواند سرعت برش یا دقت موقعیت یابی را تعیین کند.

برای سازندگان ماشین و خریداران مقاوم سازی، هدف انتخاب یک موتور و درایو سازگار است که بتواند مسیر مورد نیاز را در محدوده خطای تعریف شده دنبال کند. سیستم مکانیکی، کنترل کننده CNC و فرآیند لیزر باید از همان هدف عملکرد پشتیبانی کند.

این راهنما بر روی کنترل حرکت محور X/Y، از جمله اندازه موتور، بازخورد، همگام سازی دروازه دوگانه درایو و راه اندازی تمرکز دارد.

سروو موتورها چگونه از کنترل حرکت محور X/Y پشتیبانی می کنند

یک دستگاه برش لیزری حرکت محور را با خروجی لیزر هماهنگ می کند تا یک مسیر برنامه ریزی شده را دنبال کند. خطاهای حرکتی می توانند بر هندسه قطعه تأثیر بگذارند، در حالی که لرزش و تغییرات نامناسب سرعت ممکن است بر برش تأثیر بگذارد.

با این حال، کیفیت لبه به تمرکز، قدرت لیزر، گاز کمکی، مواد و تنظیمات فرآیند نیز بستگی دارد. ارتقاء سروو نمی تواند هر نقص برشی را اصلاح کند.

بار روی هر محور را درک کنید

در یک آرایش متحرک دروازه ای مشترک، یک محور کالسکه سر برش را در امتداد پل حرکت می دهد. دیگری مجموعه پل، از جمله کالسکه و تجهیزات مربوطه را حرکت می دهد.

نام محورها بین طرح های ماشین متفاوت است. به جای این که فرض کنید X همیشه بار سبک تری را حمل می کند، طرح واقعی را تأیید کنید.

حامل های کابل، شیلنگ ها، اتصالات و مجموعه های متحرک موتور یا گیربکس را در ارزیابی بار لحاظ کنید.

کاری که بازخورد حلقه بسته انجام می دهد

یک سیستم سروو از بازخورد برای تنظیم حرکت استفاده می کند. بسته به معماری، توابع کنترل موقعیت، سرعت و جریان بین کنترلر و درایو مشترک است.

بازخورد به سیستم کمک می کند تا انحرافات را شناسایی و تصحیح کند. در هنگام شتاب گیری یا برش، خطای زیر صفر را تضمین نمی کند. خطاهای قابل قبول ردیابی و کانتور را تعریف کنید، سپس آنها را تحت شرایط عملیاتی نماینده تأیید کنید.

بازخورد نصب شده روی موتور، شفت موتور را اندازه گیری می کند. ضربه برگشتی، کشش تسمه، و انحراف ساختاری در پایین دست آن رمزگذار ممکن است همچنان بر موقعیت سر برش تأثیر بگذارد.

پله های حلقه باز در صورت بارگذاری بیش از حد بدون تشخیص خطا، می توانند موقعیت خود را از دست بدهند. پله‌ها و سرووهای حلقه بسته بازخورد و ویژگی‌های عملیاتی متفاوتی را ارائه می‌دهند. عملکرد گشتاور-سرعت واقعی آنها را با کاربرد مقایسه کنید.

نحوه اندازه گیری سروو موتور برای ماشین های برش لیزری

با مشخصات حرکتی مورد نیاز و انتقال مکانیکی شروع کنید. قبل از انتخاب ترکیب موتور و محرک، هر محور را جداگانه محاسبه کنید.

حداکثر گشتاور، کار مداوم و سرعت را بررسی کنید

موتور باید گشتاور کافی برای تسریع بار و غلبه بر مقاومت داشته باشد. همچنین باید در طول چرخه عملیاتی در محدوده حرارتی خود باقی بماند.

بررسی کنید:

• حداکثر گشتاور در هنگام شتاب گیری و کاهش سرعت.

• گشتاور RMS در چرخه وظیفه نماینده.

• سرعت موتور مورد نیاز در حداکثر سرعت محور.

• گشتاور موجود در آن سرعت.

• ظرفیت فعلی و مدت زمان اضافه بار را هدایت کنید.

• انرژی کاهش و دست زدن به احیا کننده.

• دمای محیط و شرایط نصب

گشتاور RMS برای ارزیابی حرارتی مفید است، اما اضافه بارهای طولانی مدت نیز مستلزم بررسی محدودیت های مجاز عملکرد موتور و درایو است.

رابطه توان نامی:

گشتاور (N·m) = 9550 × قدرت (kW) ÷ سرعت (rpm)

برای مثال، در سرعت نامی 3000 دور در دقیقه، 400 وات مربوط به تقریباً 1.27 N·m است، در حالی که 750 W مربوط به تقریباً 2.39 N·m است. اینها نمونه های محاسباتی هستند، نه مشخصات هر موتور در آن کلاس های قدرت.

آنها سرعت های خطی ثابتی مانند 300 یا 600 میلی متر بر ثانیه را ایجاد نمی کنند. سرعت خطی به سیم پیچ، هندسه قرقره یا پینیون، نسبت انتقال و سرعت موتور بستگی دارد. سرعت برش نیز به فرآیند لیزر بستگی دارد.

اینرسی منعکس شده را ارزیابی کنید

تطبیق اینرسی، اینرسی بار منعکس شده به شفت موتور را با اینرسی روتور موتور مقایسه می کند. این مقایسه مستقیمی بین جرم دروازه ای و جرم موتور نیست.

برای بار چرخشی پشت گیربکس کاهشی، اینرسی بار منعکس شده با مجذور نسبت کاهش کاهش می یابد. بارهای انتقالی نیاز به محاسبات بر اساس ترتیب پیچ، قرقره یا قفسه و پینیون دارد.

هیچ الزام جهانی برای نگه داشتن هر محور لیزری کمتر از نسبت 5:1 وجود ندارد. نسبت قابل قبول بستگی به درایو، سختی مکانیکی، هدف پاسخ و قابلیت تنظیم دارد.

یک موتور با اینرسی کمتر ممکن است گشتاور مورد نیاز برای شتاب دادن به روتور خود را کاهش دهد. یک موتور با اینرسی بالاتر ممکن است برای برخی از بارها مناسب باشد، اما همچنین تقاضای شتاب را افزایش می دهد. هیچ کدام از گزینه ها به طور خودکار بهتر نیستند.

گیربکس را با موتور انتخاب کنید

یک گیربکس می تواند اینرسی بار سمت موتور را کاهش دهد و گشتاور خروجی را افزایش دهد، در حالی که عکس العمل، انطباق، تلفات و اجزای اضافی را معرفی می کند.

درایوهای تسمه، بال‌اسکروها، سیستم‌های رک و پینیون و موتورهای خطی دارای معاوضه‌های متفاوتی هستند. کوپلینگ مستقیم می تواند زمانی مناسب باشد که نیازهای گشتاور، سرعت، سختی و اینرسی برآورده شوند.

Tiger Motion's را مرور کنید سروو موتورهای استاندارد در برابر الزامات محاسبه شده. قبل از نهایی کردن طراحی، منحنی گشتاور-سرعت مدل انتخابی، اینرسی روتور، پیکربندی بازخورد و درایو سازگار را تأیید کنید.

بازخورد رمزگذار، سازگاری کنترلر، و همگام سازی دروازه ای

یک موتور مناسب همچنان به یک درایو و کنترل کننده حرکت سازگار نیاز دارد. قبل از خرید سخت افزار، معماری کنترل کامل را تأیید کنید.

وضوح رمزگذار دقت ماشین نیست

وضوح رمزگذار توضیح می دهد که چگونه موقعیت زاویه ای ظریف نشان داده می شود. به عنوان مثال، یک مقدار موقعیت تک چرخشی 17 بیتی دارای 131072 موقعیت قابل تشخیص در هر دور است. یک مقدار 23 بیتی 8388608 دارد.

این ارقام دقت رمزگذار یا دقت موقعیت یابی سر برش را مشخص نمی کنند.

عملکرد ماشین همچنین به خطاهای انتقال، عکس العمل، انحراف ساختاری، تراز، دما و رفتار کنترل بستگی دارد. بین وضوح رمزگذار، دقت موقعیت یابی، تکرارپذیری و دقت کانتور پویا تمایز قائل شوید.

برای تطبیق درایو موتور، رابط رمزگذار و پیکربندی را تأیید کنید. یک رمزگذار با وضوح بالا تنها زمانی مفید است که درایو از آن پشتیبانی کند و سیستم مکانیکی از آن بهره مند شود.

رابط را با کنترلر مطابقت دهید

شبکه‌های حرکتی پالس/جهت و صنعتی رابط‌های دستوری ممکن هستند. پالس/جهت دیجیتال است. نباید به عنوان یک اتصال آنالوگ توصیف شود.

EtherCAT می تواند از حرکت چند محوره همگام پشتیبانی کند، اما به طور خودکار خطاهای کانتور را حذف نمی کند یا سازگاری را تضمین نمی کند.

CypCut، سیستم‌های مبتنی بر Ruida و LinuxCNC پیکربندی‌های مختلف سخت‌افزار و نرم‌افزار را پوشش می‌دهند. به جای تکیه بر نام نرم افزار، مدل دقیق کنترلر و مستندات را بررسی کنید. یک مقاوم سازی ذاتاً به برنامه نویسی FPGA سفارشی نیاز ندارد.

دروازه های دو درایو نیاز به کنترل هماهنگ دارند

برخی از دروازه های عریض از دو موتور برای حرکت در دو طرف پل استفاده می کنند. این آرایش نیاز به هماهنگ سازی کنترل شده برای محدود کردن انحراف و تنش مکانیکی دارد.

خانه و مربع کردن دروازه، نظارت بر اختلاف موقعیت، رسیدگی به خطا، و پاسخ توقف در صورت خرابی یک درایو را بررسی کنید.

دو موتور دریافت کننده یک فرمان، به خودی خود تضمین نمی کنند که پل مربع باقی بماند. تراز مکانیکی و عملکردهای دروازه کنترل کننده باید با هم کار کنند.

یکپارچه سازی، تنظیم، و اعتبارسنجی عملکرد

جایگزینی استپر با یک سروو بیشتر از مطابقت با ابعاد فلنج را شامل می شود. هندسه شفت، نصب، ظرفیت کوپلینگ، نیازهای تامین، کابل های بازخورد و رابط های کنترلر را بررسی کنید.

جایگزینی کامل منبع تغذیه یا نصب گیربکس ممکن است در برخی از مقاوم سازی ها ضروری باشد، اما هیچ کدام نباید قبل از ارزیابی فرض شود.

قبل از افزایش سود، مکانیک را بررسی کنید

تراز راهنما، درگیری قفسه، کشش تسمه، یاتاقان ها، کوپلینگ ها و سفتی سازه را بررسی کنید. بازی یا اتصال مکانیکی می تواند علائمی شبیه مشکلات کنترلی ایجاد کند.

از روش های تنظیم پشتیبانی شده توسط سازنده استفاده کنید. تنظیم خودکار ممکن است یک نقطه شروع باشد. تنظیم بیشتر به برنامه بستگی دارد.

افزایش بیش از حد می تواند رزونانس را تحریک کند. فیلترها و عملکردهای پیشخور ممکن است کمک کنند، اما نمی توانند اجزای فرسوده یا ساختار ناکافی سفت را تعمیر کنند. همچنین، هر درایو یک ساختار PID معمولی را برای تنظیم دستی نشان نمی دهد.

دستورالعمل های سازنده تجهیزات را برای اتصال به زمین، محافظ، مسیریابی کابل و خاتمه دنبال کنید. یک قانون جهانی مبنی بر اینکه هر سپر رمزگذار باید فقط در یک انتها زمین باشد را اعمال نکنید.

اعتبارسنجی عملکرد با مسیرهای نماینده

راه اندازی را با لیزر غیرفعال و تنظیمات حرکت محافظه کارانه شروع کنید. قبل از افزایش عملکرد، جهت، مقیاس‌بندی، محدودیت‌ها، هومینگ و پاسخ‌های خطا را بررسی کنید.

سپس تست کنید:

• حرکت های طولانی برای سرعت و رفتار حرارتی.

• حرکات مکرر کوتاه برای شتاب و ته نشین شدن.

• دایره ها و مسیرهای مورب برای حرکت هماهنگ.

• معکوس‌های جهت برای اثرات متقابل یا انطباق.

• حرکت کامل برای کشیدن و تراز کابل.

• مربع سازی و همگام سازی دروازه ای در صورت لزوم.

در نهایت، کار برش نماینده را با استفاده از تنظیمات مواد و فرآیند تعریف شده ارزیابی کنید. نتایج ابعادی، کیفیت کانتور، زمان چرخه و آلارم ها را ثبت کنید.

سود واقعی تولید را اندازه گیری کنید. ارتقاء سروو از وعده جهانی افزایش سرعت 40 درصدی یا دوره بازپرداخت ثابت پشتیبانی نمی کند.

سوالات متداول

1. دستگاه برش لیزری به چه اندازه سروو موتور نیاز دارد؟

هیچ اندازه جهانی وجود ندارد. بار متحرک، انتقال، شتاب، سرعت، اصطکاک و چرخه کار را برای هر محور محاسبه کنید. نام ماشینی مانند '1390' اطلاعات کافی برای انتخاب یک موتور را ارائه نمی دهد.

2. آیا سروو 750 وات همیشه بهتر از سروو 400 وات است؟

منحنی های گشتاور-سرعت، اینرسی روتور، ابعاد، الزامات درایو، و وظیفه حرارتی را مقایسه کنید. قدرت نامی بیشتر به طور خودکار دقت کانتور را بهبود نمی بخشد یا چرخه برش را کوتاه نمی کند.

3. آیا همه دستگاه های برش لیزری به EtherCAT نیاز دارند؟

خیر. رابط باید با معماری کنترلر و الزامات عملکرد مطابقت داشته باشد. EtherCAT می تواند از حرکت همزمان پشتیبانی کند، در حالی که سایر رابط های سازگار نیز ممکن است نیازهای دستگاه را برآورده کنند.

4. آیا یک رمزگذار با وضوح بالا خطاهای موقعیت یابی را از بین می برد؟

نه. این اطلاعات موقعیت دقیق تری را ارائه می دهد، اما خطاهای مکانیکی و کنترلی همچنان ممکن است. بررسی موقعیت و عملکرد کانتور در سطح دستگاه.

5. چرا دستگاه برش لیزر پس از بازسازی سروو می لرزد؟

دلایل احتمالی عبارتند از افزایش کنترل بیش از حد، رزونانس مکانیکی، قطعات شل، ناهماهنگی، انطباق انتقال، یا تنظیمات حرکتی نامناسب. قبل از تغییر پارامترهای تنظیم، مکانیک را بررسی کنید و عیب‌یابی درایو را بررسی کنید.

در مورد نیازهای سروو محور X/Y خود بحث کنید

انتخاب موتور برای یک برش لیزری جدید یا ارزیابی مقاوم سازی؟ طرح محور، جرم های متحرک، جزئیات انتقال، اهداف سرعت و شتاب، چرخه وظیفه، ولتاژ منبع تغذیه و مدل کنترل کننده خود را با Tiger Motion به اشتراک بگذارید.

با Tiger Motion تماس بگیرید . برای بحث در مورد گزینه های موتور و درخواست اطلاعات فنی خاص مدل الزامات رمزگذار، شفت، فلنج و کابل را درج کنید تا بتوان سازگاری را قبل از نقل قول بررسی کرد.