Wyświetlenia: 0 Autor: Edytor witryny Czas publikacji: 2026-11-04 Pochodzenie: Strona
Wybór serwomotorów do maszyn do cięcia laserowego rozpoczyna się od wymagań ruchu każdej osi. Ma znaczenie ruchoma masa, przyspieszenie, przełożenie, cykl pracy i kompatybilność sterownika. Sama moc silnika nie jest w stanie określić prędkości cięcia ani dokładności pozycjonowania.
Celem konstruktorów maszyn i nabywców modernizacji jest wybór silnika i kompatybilnego napędu, który będzie w stanie podążać wymaganą trajektorią w określonych granicach błędu. System mechaniczny, sterownik CNC i proces laserowy muszą obsługiwać ten sam cel wydajności.
W tym przewodniku skupiono się na sterowaniu ruchem osi X/Y, w tym na doborze silnika, sprzężeniu zwrotnym, synchronizacji suwnicy z dwoma napędami i uruchomieniu.
Spis treści
Laserowa maszyna do cięcia koordynuje ruch osi z wyjściem lasera, aby podążać zaprogramowaną ścieżką. Błędy ruchu mogą mieć wpływ na geometrię części, natomiast wibracje i niewłaściwe zmiany prędkości mogą mieć wpływ na cięcie.
Jednakże jakość krawędzi zależy również od ostrości, mocy lasera, gazu wspomagającego, materiału i ustawień procesu. Modernizacja serwa nie jest w stanie skorygować wszystkich wad cięcia.
W typowym układzie z ruchomą bramą jedna oś przesuwa wózek głowicy tnącej wzdłuż mostu. Drugi przesuwa zespół mostu, łącznie z wózkiem i powiązanym wyposażeniem.
Nazwy osi różnią się w zależności od konstrukcji maszyny. Potwierdź rzeczywisty układ, zamiast zakładać, że X zawsze przenosi lżejszy ładunek.
Wymóg ruchu |
Oś podwozia głowy |
Oś ruchu mostu |
|---|---|---|
Ruchomy ładunek |
Głowica tnąca, wózek i dołączone elementy |
Most, powóz i inny sprzęt ruchomy |
Ważne dane wejściowe dotyczące rozmiaru |
Opór linki, tarcie, przyspieszenie i przełożenie |
Całkowita masa ruchoma, przekładnia i układ napędowy |
Problemy mechaniczne |
Sztywność wózka, podatność pasa i zachowanie podczas odwracania |
Sztywność mostu, wyrównanie i możliwe regały |
Obawy dotyczące kontroli |
Śledzenie podczas krótkich ruchów i zmian kierunku |
Śledzenie i synchronizacja w przypadku użycia dwóch dysków |
Przy ocenie obciążenia uwzględnij prowadnice kabli, węże, złączki i ruchome zespoły silnika lub skrzyni biegów.
System serwo wykorzystuje sprzężenie zwrotne do regulacji ruchu. W zależności od architektury funkcje sterowania położeniem, prędkością i prądem są współdzielone pomiędzy sterownikiem i przemiennikiem.
Informacje zwrotne pomagają systemowi wykryć i skorygować odchylenia. Nie gwarantuje to zerowego błędu podążania podczas przyspieszania lub cięcia. Zdefiniuj akceptowalne błędy śledzenia i konturu, a następnie zweryfikuj je w reprezentatywnych warunkach pracy.
Sprzężenie zwrotne zamontowane na silniku mierzy wał silnika. Luz, rozciągnięcie paska i ugięcie konstrukcyjne za tym enkoderem mogą w dalszym ciągu wpływać na położenie głowicy tnącej.
Stepery z otwartą pętlą mogą utracić pozycję w przypadku przeciążenia bez wykrycia błędu. Steppery i serwa z zamkniętą pętlą zapewniają różne sprzężenia zwrotne i charakterystykę działania; porównać ich rzeczywistą wydajność momentu obrotowego z aplikacją.
Zacznij od wymaganego profilu ruchu i przekładni mechanicznej. Przed wybraniem kombinacji napędu silnikowego należy obliczyć każdą oś osobno.
Silnik musi zapewniać wystarczający moment obrotowy, aby przyspieszyć obciążenie i pokonać opór. Musi także mieścić się w granicach temperatur przez cały cykl operacyjny.
Sprawdzać:
Szczytowy moment obrotowy podczas przyspieszania i zwalniania.
Moment obrotowy RMS w reprezentatywnym cyklu pracy.
Wymagana prędkość silnika przy maksymalnej prędkości osi.
Dostępny moment obrotowy przy tej prędkości.
Obciążalność prądowa napędu i czas trwania przeciążenia.
Energia hamowania i obsługa regeneracyjna.
Temperatura otoczenia i warunki montażu.
Moment RMS jest przydatny do oceny termicznej, ale długotrwałe przeciążenia wymagają również sprawdzenia dozwolonych granic pracy silnika i przemiennika.
Zależność mocy znamionowej wynosi:
Moment obrotowy (N·m) = 9550 × Moc (kW) ÷ Prędkość (rpm)
Na przykład przy prędkości znamionowej 3000 obr./min. 400 W odpowiada w przybliżeniu 1,27 N·m, a 750 W odpowiada w przybliżeniu 2,39 N·m. Są to przykłady obliczeń, a nie specyfikacje dla każdego silnika w tych klasach mocy.
Nie ustalają stałych prędkości liniowych, takich jak 300 lub 600 mm/s. Prędkość liniowa zależy od skoku śruby, geometrii koła pasowego lub zębnika, przełożenia przekładni i prędkości silnika. Szybkość cięcia zależy również od procesu laserowego.
Dopasowanie bezwładności porównuje bezwładność obciążenia odbitą od wału silnika z bezwładnością wirnika silnika. Nie jest to bezpośrednie porównanie masy suwnicy i masy silnika.
W przypadku obciążenia obrotowego za przekładnią redukcyjną odbita bezwładność obciążenia zmniejsza się wraz z kwadratem przełożenia redukcyjnego. Przenoszenie obciążeń wymaga obliczeń opartych na układzie śruby, koła pasowego lub zębatki.
Nie ma uniwersalnego wymogu utrzymywania współczynnika każdej osi lasera poniżej 5:1. Akceptowalny współczynnik zależy od napędu, sztywności mechanicznej, docelowej reakcji i możliwości dostrojenia.
Silnik o niższej bezwładności może zmniejszyć moment obrotowy potrzebny do przyspieszenia własnego wirnika. Silnik o większej bezwładności może pasować do niektórych obciążeń, ale zwiększa również zapotrzebowanie na przyspieszenie. Żadna z opcji nie jest automatycznie lepsza.
Przekładnia może zmniejszyć bezwładność obciążenia po stronie silnika i zwiększyć wyjściowy moment obrotowy, wprowadzając jednocześnie luz, podatność, straty i dodatkowe komponenty.
Napędy pasowe, śruby kulowe, systemy zębatkowe i silniki liniowe wymagają różnych kompromisów. Sprzęgło bezpośrednie może być odpowiednie, gdy spełnione są wymagania dotyczące momentu obrotowego, prędkości, sztywności i bezwładności.
Recenzja Tiger Motion standardowych serwomotorów względem obliczonych wymagań. Przed sfinalizowaniem projektu sprawdź krzywą momentu obrotowego w stosunku do prędkości, bezwładność wirnika, konfigurację sprzężenia zwrotnego i kompatybilny napęd.
Odpowiedni silnik nadal wymaga kompatybilnego napędu i kontrolera ruchu. Przed zakupem sprzętu potwierdź kompletną architekturę sterowania.
Rozdzielczość enkodera opisuje, jak dokładnie jest reprezentowane położenie kątowe. Na przykład 17-bitowa wartość pozycji pojedynczego obrotu ma 131 072 rozróżnialnych pozycji na obrót; wartość 23-bitowa ma 8 388 608.
Liczby te nie określają dokładności enkodera ani dokładności pozycjonowania głowicy tnącej.
Wydajność maszyny zależy również od błędów przekładni, luzów, ugięcia konstrukcji, wyrównania, temperatury i zachowania sterowania. Rozróżnij rozdzielczość enkodera, dokładność pozycjonowania, powtarzalność i dynamiczną dokładność konturu.
Aby dopasować napęd silnikowy, sprawdź interfejs i konfigurację enkodera. Enkoder o wysokiej rozdzielczości jest przydatny tylko wtedy, gdy obsługuje go napęd i system mechaniczny na tym zyskuje.
Możliwymi interfejsami poleceń są sieci impulsowe/kierunkowe i sieci ruchu przemysłowego. Impuls/kierunek jest cyfrowy; nie należy go opisywać jako połączenia analogowego.
Uwzględnienie interfejsu |
Co zweryfikować |
|---|---|
Impuls/kierunek |
Poziomy elektryczne, typ sygnału, maksymalna częstotliwość impulsów i skalowanie poleceń |
EtherCAT |
Obsługa kontrolerów, kompatybilność napędów, tryby pracy, czas cyklu i konfiguracja synchronizacji |
Inne interfejsy |
Obsługiwane tryby poleceń, diagnostyka, zachowanie aktualizacji i przydatność aplikacji |
Informacja zwrotna |
Czy sprzężenie zwrotne zamyka się lokalnie w napędzie, czy też jest wykorzystywane także przez sterownik |
Integracja maszyn |
Włącz, alarm, bazowanie, limity i skoordynowane zachowanie podczas zatrzymywania |
EtherCAT może obsługiwać zsynchronizowany ruch wieloosiowy, ale nie eliminuje automatycznie błędów konturu ani nie gwarantuje kompatybilności.
Systemy CypCut, Ruida i LinuxCNC obejmują różne konfiguracje sprzętu i oprogramowania. Zamiast polegać wyłącznie na nazwie oprogramowania, sprawdź dokładny model kontrolera i dokumentację. Modernizacja z natury nie wymaga niestandardowego programowania FPGA.
Niektóre szerokie suwnice wykorzystują dwa silniki do napędzania przeciwnych stron mostu. Układ ten wymaga kontrolowanej synchronizacji, aby ograniczyć przekrzywienie i naprężenia mechaniczne.
Sprawdź bazowanie i prostopadłość suwnicy, monitorowanie różnicy pozycji, obsługę usterek i reakcję zatrzymania w przypadku awarii jednego z napędów.
Dwa silniki otrzymujące to samo polecenie same w sobie nie gwarantują, że most pozostanie prosty. Zestrojenie mechaniczne i funkcje suwnicy sterownika muszą ze sobą współdziałać.
Wymiana steppera na serwo wymaga czegoś więcej niż tylko dopasowania wymiarów kołnierza. Sprawdź geometrię wału, montaż, zdolność sprzęgła, wymagania dotyczące zasilania, kable sprzężenia zwrotnego i interfejsy sterownika.
W przypadku niektórych modernizacji może być konieczna całkowita wymiana zasilacza lub montaż skrzyni biegów, ale nie należy tego zakładać przed oceną.
Sprawdź wyrównanie prowadnicy, zaczepienie zębatki, napięcie paska, łożyska, sprzęgła i sztywność konstrukcyjną. Gra mechaniczna lub wiązanie może powodować objawy przypominające problemy z kontrolą.
Użyj procedur dostrajania obsługiwanych przez producenta. Automatyczne strojenie może stanowić punkt wyjścia; dalsza regulacja zależy od zastosowania.
Nadmierne wzmocnienie może wzbudzić rezonans. Filtry i funkcje wyprzedzające mogą pomóc, ale nie są w stanie naprawić zużytych elementów ani nieodpowiednio sztywnej konstrukcji. Ponadto nie każdy napęd udostępnia konwencjonalną strukturę PID do ręcznej regulacji.
Postępuj zgodnie z instrukcjami producentów sprzętu dotyczącymi uziemienia, ekranowania, prowadzenia kabli i zakończenia. Nie należy stosować uniwersalnej zasady, że każdy ekran enkodera musi być uziemiony tylko z jednego końca.
Rozpocznij uruchomienie z wyłączonym laserem i konserwatywnymi ustawieniami ruchu. Przed zwiększeniem wydajności sprawdź kierunek, skalowanie, limity, powrót do pozycji bazowej i reakcje na błędy.
Następnie przetestuj:
Długie ruchy zwiększające szybkość i zachowanie termiczne.
Krótkie, powtarzane ruchy w celu przyspieszenia i osiadania.
Okręgi i ukośne ścieżki dla skoordynowanego ruchu.
Odwrócenie kierunku ze względu na luz lub efekt podatności.
Pełny ruch umożliwiający przeciąganie i ustawianie kabla.
Wyrównanie suwnicy i synchronizacja, jeśli ma to zastosowanie.
Na koniec oceń reprezentatywne zadania cięcia, korzystając ze zdefiniowanych ustawień materiału i procesu. Rejestruj wyniki wymiarowe, jakość konturu, czas cyklu i alarmy.
Zmierz rzeczywiste zyski z produkcji. Modernizacja serwomechanizmu nie zapewnia uniwersalnej obietnicy zwiększenia prędkości o 40% ani ustalonego okresu zwrotu.
Nie ma rozmiaru uniwersalnego. Oblicz obciążenie ruchome, przekładnię, przyspieszenie, prędkość, tarcie i cykl pracy dla każdej osi. Oznaczenie maszyny, takie jak „1390”, nie zapewnia wystarczających informacji, aby wybrać silnik.
Nie. Porównaj krzywe momentu obrotowego, bezwładności wirnika, wymiarów, wymagań dotyczących napędu i obciążenia cieplnego. Większa moc znamionowa nie poprawia automatycznie dokładności konturu ani nie skraca cyklu cięcia.
Nie. Interfejs musi odpowiadać architekturze kontrolera i wymaganiom wydajnościowym. EtherCAT może obsługiwać zsynchronizowany ruch, podczas gdy inne kompatybilne interfejsy mogą również spełniać potrzeby maszyny.
Nie. Zapewnia dokładniejsze informacje o pozycji, ale możliwe są błędy mechaniczne i sterujące. Sprawdź pozycjonowanie i wydajność konturu na poziomie maszyny.
Możliwe przyczyny obejmują nadmierne wzmocnienie sterowania, rezonans mechaniczny, luźne elementy, niewspółosiowość, zgodność przekładni lub nieodpowiednie ustawienia ruchu. Przed zmianą parametrów strojenia sprawdź mechanikę i przejrzyj diagnostykę napędu.
Wybierasz silniki do nowej wycinarki laserowej lub oceniasz modernizację? Udostępnij układ osi, ruchome masy, szczegóły przekładni, docelowe prędkości i przyspieszenia, cykl pracy, napięcie zasilania i model sterownika za pomocą Tiger Motion.
Skontaktuj się z Tiger Motion , aby omówić opcje silnika i poprosić o informacje techniczne dotyczące konkretnego modelu. Uwzględnij wymagania dotyczące enkodera, wału, kołnierza i kabla, aby przed wyceną można było sprawdzić zgodność.
