Zobrazenia: 0 Autor: Editor stránok Čas zverejnenia: 2026-11-04 Pôvod: stránky
Výber servomotorov pre laserové rezacie stroje začína požiadavkami na pohyb každej osi. Pohyblivá hmotnosť, zrýchlenie, prevodový pomer, pracovný cyklus a kompatibilita ovládačov sú dôležité. Samotný výkon motora nedokáže určiť rýchlosť rezania ani presnosť polohovania.
Pre výrobcov strojov a zákazníkov pre modernizáciu je cieľom vybrať motor a kompatibilný pohon, ktorý dokáže sledovať požadovanú trajektóriu v rámci definovaných limitov chýb. Mechanický systém, CNC riadiaca jednotka a laserový proces musia podporovať rovnaký výkonnostný cieľ.
Táto príručka sa zameriava na riadenie pohybu osi X/Y vrátane dimenzovania motora, spätnej väzby, synchronizácie portálov s dvoma pohonmi a uvedenia do prevádzky.
Obsah
Laserový rezací stroj koordinuje pohyb osi s výstupom lasera, aby sledoval naprogramovanú dráhu. Chyby pohybu môžu ovplyvniť geometriu dielu, zatiaľ čo vibrácie a nevhodné zmeny rýchlosti môžu ovplyvniť rez.
Kvalita hrán však závisí aj od zaostrenia, výkonu lasera, pomocného plynu, materiálu a nastavení procesu. Vylepšenie servopohonu nemôže opraviť každú chybu rezania.
Pri bežnom usporiadaní pohyblivého portálu jedna os pohybuje vozíkom rezacej hlavy pozdĺž mosta. Druhý posúva zostavu mosta vrátane vozíka a súvisiaceho vybavenia.
Názvy osí sa líšia v závislosti od konštrukcie stroja. Namiesto toho, aby ste predpokladali, že X vždy nesie ľahšiu záťaž, potvrďte skutočné rozloženie.
Požiadavka na pohyb |
Os hlava-nosenie |
Most-jazdová os |
|---|---|---|
Pohyblivé zaťaženie |
Rezacia hlava, vozík a pripojené komponenty |
Most, vozík a iné pohyblivé zariadenia |
Dôležité vstupy pre dimenzovanie |
Brzdenie lanka, trenie, zrýchlenie a prevod |
Celková pohyblivá hmotnosť, prevodovka a usporiadanie pohonu |
Mechanické obavy |
Tuhosť vozíka, poddajnosť pásu a reverzné správanie |
Tuhosť mosta, zarovnanie a možné zdvíhanie |
Obavy o kontrolu |
Sledovanie počas krátkych pohybov a zmien smeru |
Sledovanie a synchronizácia, kde sa používajú dva disky |
Do hodnotenia zaťaženia zahrňte nosiče káblov, hadice, armatúry a pohyblivé zostavy motora alebo prevodovky.
Servosystém využíva spätnú väzbu na reguláciu pohybu. V závislosti od architektúry sú funkcie riadenia polohy, rýchlosti a prúdu zdieľané medzi ovládačom a pohonom.
Spätná väzba pomáha systému odhaliť a opraviť odchýlky. Nezaručuje nulovú následnú chybu počas zrýchlenia alebo rezania. Definujte prijateľné chyby sledovania a obrysu a potom ich overte v reprezentatívnych prevádzkových podmienkach.
Spätná väzba namontovaná na motore meria hriadeľ motora. Vôľa, natiahnutie remeňa a štrukturálne vychýlenie za týmto kódovačom môžu stále ovplyvniť polohu reznej hlavy.
Steppery s otvorenou slučkou môžu stratiť polohu, ak sú preťažené bez zistenia chyby. Krokovače a servá s uzavretou slučkou poskytujú rôznu spätnú väzbu a prevádzkové charakteristiky; porovnať ich skutočný krútiaci moment a rýchlosť s aplikáciou.
Začnite s požadovaným pohybovým profilom a mechanickým prevodom. Pred výberom kombinácie motor-pohon vypočítajte každú os samostatne.
Motor musí poskytnúť dostatočný krútiaci moment na zrýchlenie zaťaženia a prekonanie odporu. Musí tiež zostať v rámci svojich tepelných limitov počas celého prevádzkového cyklu.
Skontrolujte:
Špičkový krútiaci moment počas zrýchľovania a spomaľovania.
RMS krútiaci moment počas reprezentatívneho pracovného cyklu.
Požadovaná rýchlosť motora pri maximálnej rýchlosti osi.
Dostupný krútiaci moment pri tejto rýchlosti.
Prúdová kapacita pohonu a trvanie preťaženia.
Energia spomalenia a regeneračná manipulácia.
Teplota okolia a montážne podmienky.
RMS krútiaci moment je užitočný pre tepelné hodnotenie, ale dlhodobé preťaženie si vyžaduje aj kontrolu povolených prevádzkových limitov motora a meniča.
Vzťah menovitého výkonu je:
Krútiaci moment (N·m) = 9550 × výkon (kW) ÷ otáčky (ot./min)
Napríklad pri menovitých otáčkach 3 000 ot./min. zodpovedá 400 W približne 1,27 N·m, zatiaľ čo 750 W zodpovedá približne 2,39 N·m. Toto sú príklady výpočtov, nie špecifikácie pre každý motor v týchto triedach výkonu.
Nestanovujú pevné lineárne rýchlosti ako 300 alebo 600 mm/s. Lineárna rýchlosť závisí od vedenia skrutky, geometrie remenice alebo pastorka, prevodového pomeru a rýchlosti motora. Rýchlosť rezania závisí aj od laserového procesu.
Zotrvačné prispôsobenie porovnáva zotrvačnosť zaťaženia odrazenú od hriadeľa motora so zotrvačnosťou rotora motora. Nejde o priame porovnanie medzi hmotou portálu a hmotou motora.
Pre rotačné zaťaženie za redukčnou prevodovkou sa zotrvačnosť odrazeného zaťaženia znižuje s druhou mocninou redukčného pomeru. Prenosové zaťaženia vyžadujú výpočty založené na usporiadaní skrutky, kladky alebo hrebeňa a pastorka.
Neexistuje žiadna univerzálna požiadavka udržiavať každú laserovú os pod pomerom 5:1. Prijateľný pomer závisí od pohonu, mechanickej tuhosti, cieľovej odozvy a schopnosti ladenia.
Motor s nižšou zotrvačnosťou môže znížiť krútiaci moment potrebný na zrýchlenie vlastného rotora. Motor s vyššou zotrvačnosťou môže vyhovovať niektorým zaťaženiam, ale tiež zvyšuje požiadavku na zrýchlenie. Ani jedna možnosť nie je automaticky lepšia.
Prevodovka môže znížiť zotrvačnosť zaťaženia na strane motora a zvýšiť výstupný krútiaci moment, pričom zavedie vôľu, poddajnosť, straty a ďalšie komponenty.
Remeňové pohony, guľôčkové skrutky, hrebeňové systémy a lineárne motory majú rôzne kompromisy. Priame spojenie môže byť vhodné, keď sú splnené požiadavky na krútiaci moment, rýchlosť, tuhosť a zotrvačnosť.
Recenzia Tiger Motion's štandardné servomotory oproti vypočítaným požiadavkám. Pred dokončením návrhu si overte krivku krútiaceho momentu a rýchlosti vybraného modelu, zotrvačnosť rotora, konfiguráciu spätnej väzby a kompatibilný pohon.
Vhodný motor stále potrebuje kompatibilný pohon a ovládač pohybu. Pred zakúpením hardvéru si overte kompletnú riadiacu architektúru.
Rozlíšenie kódovača popisuje, ako je jemne znázornená uhlová poloha. Napríklad 17-bitová hodnota polohy pri jednom otočení má 131 072 rozlíšiteľných polôh na otáčku; 23-bitová hodnota má 8 388 608.
Tieto údaje nestanovujú presnosť snímača ani presnosť polohovania reznej hlavy.
Výkon stroja závisí aj od chýb prevodovky, vôle, konštrukčného vychýlenia, zarovnania, teploty a správania pri ovládaní. Rozlišujte medzi rozlíšením kódovača, presnosťou polohovania, opakovateľnosťou a presnosťou dynamického obrysu.
Pre prispôsobenie motorového pohonu skontrolujte rozhranie a konfiguráciu kódovača. Kodér s vysokým rozlíšením je užitočný iba vtedy, keď ho pohon podporuje a mechanický systém z toho ťaží.
Možnými príkazovými rozhraniami sú siete impulzov/smerov a priemyselného pohybu. Pulz/smer je digitálny; nemalo by byť opísané ako analógové pripojenie.
Zohľadnenie rozhrania |
Čo overiť |
|---|---|
Pulz/smer |
Elektrické úrovne, typ signálu, maximálna frekvencia impulzov a škálovanie príkazov |
EtherCAT |
Podpora ovládačov, kompatibilita pohonov, prevádzkové režimy, čas cyklu a konfigurácia synchronizácie |
Iné rozhrania |
Podporované príkazové režimy, diagnostika, správanie pri aktualizácii a vhodnosť aplikácií |
Spätná väzba |
Či sa spätná väzba zatvára lokálne v pohone alebo ju používa aj kontrolér |
Strojová integrácia |
Povolenie, alarm, navádzanie, limity a koordinované zastavovanie |
EtherCAT môže podporovať synchronizovaný pohyb vo viacerých osiach, ale automaticky neodstraňuje chyby obrysu ani nezaručuje kompatibilitu.
Systémy CypCut, Ruida a LinuxCNC pokrývajú rôzne konfigurácie hardvéru a softvéru. Overte si presný model ovládača a dokumentáciu a nespoliehajte sa len na názov softvéru. Dodatočné vybavenie si vo svojej podstate nevyžaduje vlastné programovanie FPGA.
Niektoré široké portály používajú dva motory na pohon opačných strán mosta. Toto usporiadanie vyžaduje riadenú synchronizáciu na obmedzenie zošikmenia a mechanického namáhania.
Skontrolujte navádzanie a kvadratúru portálu, monitorovanie polohového rozdielu, riešenie porúch a odozvu zastavenia, ak jeden pohon zlyhá.
Dva motory, ktoré prijímajú rovnaký príkaz, samy o sebe nezaručujú, že most zostane štvorcový. Mechanické zarovnanie a funkcie portálu regulátora musia spolupracovať.
Výmena steppera za servo zahŕňa viac než len prispôsobenie rozmerov príruby. Skontrolujte geometriu hriadeľa, montáž, kapacitu spojky, požiadavky na napájanie, káble spätnej väzby a rozhrania ovládača.
Pri niektorých modernizáciách môže byť potrebná úplná výmena zdroja energie alebo inštalácia prevodovky, ale pred hodnotením by sa nemalo predpokladať ani jedno ani druhé.
Skontrolujte zarovnanie vodidiel, záber hrebeňa, napnutie remeňa, ložiská, spojky a tuhosť konštrukcie. Mechanická hra alebo väzba môže vyvolať príznaky, ktoré sa podobajú problémom s ovládaním.
Použite postupy ladenia podporované výrobcom. Východiskovým bodom môže byť automatické ladenie; ďalšie nastavenie závisí od aplikácie.
Nadmerný zisk môže vyvolať rezonanciu. Filtre a dopredné funkcie môžu pomôcť, ale nedokážu opraviť opotrebované komponenty alebo nedostatočne tuhú štruktúru. Nie každý pohon má tiež konvenčnú štruktúru PID na manuálne nastavenie.
Dodržiavajte pokyny výrobcu zariadenia týkajúce sa uzemnenia, tienenia, vedenia káblov a ukončenia. Neaplikujte univerzálne pravidlo, že každý štít kódovača musí byť uzemnený len na jednom konci.
Začnite uvádzať do prevádzky s vypnutým laserom a konzervatívnymi nastaveniami pohybu. Pred zvýšením výkonu overte smerovanie, škálovanie, limity, navádzanie a chybové reakcie.
Potom otestujte:
Dlhé pohyby pre rýchlosť a tepelné správanie.
Krátke opakované pohyby na zrýchlenie a vyrovnanie.
Kruhy a diagonálne dráhy pre koordinovaný pohyb.
Obrátenie smeru pre účinky vôle alebo poddajnosti.
Pohyb po celom zdvihu pre ťahanie a zarovnanie kábla.
Portálové kvadratúry a synchronizácia tam, kde je to vhodné.
Nakoniec vyhodnoťte reprezentatívne úlohy rezania pomocou definovaných nastavení materiálu a procesu. Zaznamenajte výsledky rozmerov, kvalitu obrysu, čas cyklu a alarmy.
Zmerajte skutočné zisky z produkcie. Upgrade serva nepodporuje univerzálny prísľub zvýšenia rýchlosti o 40 % alebo pevnej doby návratnosti.
Univerzálna veľkosť neexistuje. Vypočítajte pohyblivé zaťaženie, prevod, zrýchlenie, rýchlosť, trenie a pracovný cyklus pre každú os. Označenie stroja ako '1390' neposkytuje dostatok informácií na výber motora.
Nie. Porovnajte krivky krútiaceho momentu a rýchlosti, zotrvačnosť rotora, rozmery, požiadavky na pohon a tepelnú záťaž. Vyšší menovitý výkon automaticky nezlepší presnosť obrysu ani neskráti cyklus rezania.
Nie. Rozhranie musí vyhovovať architektúre ovládača a požiadavkám na výkon. EtherCAT môže podporovať synchronizovaný pohyb, zatiaľ čo iné kompatibilné rozhrania môžu tiež spĺňať potreby stroja.
Nie. Poskytuje jemnejšie informácie o polohe, ale mechanické a riadiace chyby zostávajú možné. Overte polohovanie a výkon obrysu na úrovni stroja.
Medzi možné príčiny patrí nadmerné zosilnenie riadenia, mechanická rezonancia, uvoľnené komponenty, nesprávne nastavenie, poddajnosť prevodovky alebo nevhodné nastavenia pohybu. Pred zmenou parametrov ladenia skontrolujte mechaniku a skontrolujte diagnostiku pohonu.
Vyberáte motory pre novú laserovú rezačku alebo hodnotíte dodatočnú montáž? Podeľte sa o svoje rozloženie osí, pohybujúce sa hmoty, podrobnosti o prenose, cieľovú rýchlosť a zrýchlenie, pracovný cyklus, napájacie napätie a model ovládača pomocou Tiger Motion.
Kontaktujte Tiger Motion , aby ste prediskutovali možnosti motora a vyžiadali si technické informácie špecifické pre daný model. Zahrňte požiadavky na kódovač, hriadeľ, prírubu a kábel, aby bolo možné pred cenovou ponukou skontrolovať kompatibilitu.
