Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сервопривод или шаговый двигатель: какова разница и что выбрать

Сервопривод или шаговый двигатель: какова разница и что выбрать?

В качестве электропривода порталов и исполнительных узлов фрезерно-гравировальных станков с чпу и оборудования для плазменной резки с ЧПУ применяются шаговые двигатели и сервоприводы. Что лучше: шаговый двигатель или сервопривод, и в каких случаях применение того или иного электропривода экономически и технически оправданно, рассмотрим в данной статье.

Сервопривод станка с ЧПУ

Устройство шагового привода

Шаговый привод состоит из синхронной электрической машины и управляющего контроллера. Последний обеспечивает подачу управляющих сигналов на обмотки двигателя и их попеременное включение в соответствии с заданной программой.

Устройство шагового двигателя

Шаговый двигатель — электрическая машина, преобразующая управляющие сигналы в перемещение вала на определенный угол и фиксацию его в заданном положении. Количество шагов таких электродвигателей составляет от 100 до 400, угол шага — от 0,9-3,6°.

Принцип работы шагового двигателя

Состоит это электромеханическое устройство из статора, где размещены катушки возбуждения, и вращающейся части с постоянными магнитами или обмотками. Такая конструкция ротора обеспечивает его фиксацию после отработки управляющей команды.

На статоре расположено несколько обмоток. При подаче напряжения на катушку, под воздействием магнитного поля ротор поворачивается на определенный угол в соответствии с пространственным положением обмотки. При ее обесточивании и подаче управляющего сигнала на другую катушку вращающаяся часть электродвигателя занимает другую позицию. Каждый поворот вала соответствует углу шага. При обратной последовательности подачи напряжения на катушки ротор вращается в противоположном направлении.

Для поворота ротора на меньший угол одновременно включаются 2 обмотки. Количество шагов ограничено и зависит от числа полюсов статора электромотора. Для обеспечения плавного вращения ротора на катушки статора подают разные токи, разность которых определяет положение ротора. Такой способ управления позволяет снизить дискретность и увеличить количество шагов до 400.

К числу недостатков шаговых двигателей можно отнести довольно низкую скорость, пропуск шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке на валу, снижение момента при высокой частоте вращения и большое время разгона.

Шаговые двигатели

Устройство сервопривода

Сервопривод состоит из синхронного двигателя, датчика скорости и положения, а также управляющего контроллера. Основная разница между шаговым двигателем и сервоприводом состоит в наличии обратной связи по положению, скорости, моменту на валу ротора.

Электропривод такого типа построен на базе следящей схемы автоматического регулирования. При несоответствии скорости или другой величины контроллер будет подавать сигналы на отработку, пока требуемый параметр или положение вала не будет соответствовать заданному. В качестве датчика обратной связи используют абсолютные и относительные энкодеры различных типов и конструкций.

Устройство сервопривода

Принцип действия сервопривода

Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа.

Читайте так же:
Рым болт почему так называется

Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости.

К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.

Чем отличается сервопривод от шагового двигателя?

Современные шаговые электродвигатели обеспечивают перемещение рабочей части с точностью до 0,01 мм.

Отличие шагового двигателя от сервопривода заключается в пропуске шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке, что значительно снижает качество обработки

Сервопривод для поворотного стола фрезерного станка или портала другого оборудования обеспечивает точность до 0,002 мкм.

Позиционирование по следящей схеме обеспечивает высокое качество обработки независимо от нагрузки

Максимальная скорость перемещения рабочих органов при использовании шагового электропривода — 25 м.

Время разгона — 120 об/мин за секунду

Сервопривод может перемещать портал со скоростью более 60 м/мин.

Время разгона составляет до 1000 об/мин за 0,2 секунды

Привод станка с ЧПУ

Критерии выбора

Тип приводного двигателя для станков выбирают по следующим характеристикам:

По этому параметру сервоприводы значительно превосходят шаговые электромоторы. На станок с ЧПУ для обработки крупных деталей или заготовок из твердых материалов лучше уставить сервомотор, например, ESTUN 1000 Вт. Такой электропривод обеспечит более высокую скорость обработки твердых материалов. Для малогабаритного промышленного оборудования (например, настольного фрезерного станка) среднего класса точности, предназначенного для обработки мягких материалов, лучше выбрать шаговый двигатель.

Программирование и настройка сервопривода на станке с ЧПУ требуют высокой квалификации исполнителя. Такой привод намного дороже в обслуживании, соответственно расходы на его эксплуатацию будут выше.

Сервоприводы для станков с ЧПУ необходимы для высокоточной автоматизированной обработки. Такой привод позволяет позиционировать положение рабочего органа с точностью до 0,02 мкм, в то время как максимальная точность шаговой электрической машины — 0, 01 мм.

Стоимость шагового двигателя значительно ниже цены сервопривода. При невысоком бюджете лучше предпочесть первый вариант.

По этому показателю сервомоторы предпочтительней. Работа шаговых электродвигателей сопровождается звуком, соответствующим частоте шагов на различных оборотах.

Таким образом, выбор сервопривода или шагового двигателя в качестве привода на фрезерно-гравировальный станок и оборудование для плазменной резки следует совершать, руководствуясь исключительно экономической и технической целесообразностью.

Фрезерные станки с ЧПУ для малого бизнеса

Технические характеристики и сфера применения фрезерных станков с ЧПУ

Фрезы для деревообрабатывающих станков с ЧПУ

Характеристики шагового двигателя

Специфика сверлильных станков с ЧПУ

Предприятие MULTICUT образовано в 2009 году с целью организации выпуска отечественных координатных установок с ЧПУ для решения различных производственных задач.
подробнее о производстве

Сервопривод и шаговые двигатели для ЧПУ-фрезера

Сервопривод и шаговые двигатели для ЧПУ-фрезера – что выбрать? Один из наиболее актуальных вопросов для потенциального покупателя фрезерного оборудования не имеет однозначного ответа. Каждый из этих типов двигателей имеет свои сильные и слабые стороны. И оптимально подобрать его можно только тогда, когда заказчик соотнесет эту специфику с собственными задачами и целями применения фрезерного станка.

Собственно, этому сравнению с объективным освещением преимуществ и недостатков каждого из вариантов двигателя ЧПУ-фрезеров и посвящен предложенный материал. Потратив несколько минут времени на его изучение, Вы сможете определиться с наилучшим для себя приводом оборудования и не пожалеть об этом.

Читайте так же:
Формулы для последовательного и параллельного соединения

Шаговые двигатели для ЧПУ-фрезера

Шаговые двигатели для ЧПУ-фрезера представляют собой бесколлекторный механизм синхронного типа, оснащенный несколькими обмоткам. На каждую из обмоток подается электрические импульсы, вызывающие угловые перемещения ротора.

Несмотря на довольно внушительный срок своего существования (приблизительно с 30-ых годов XX века), шаговый двигатель активно используется и по сей день. Им оснащается широкий спектр производственного оборудования, представляющего различные технологии обработки заготовок. В их числе – граверная техника, фрезерные и лазерные станки с числовым программным управлением, оборудование для обработки древесины и металлических сплавов.

Такая популярность шагового двигателя продиктована его многочисленными сильными сторонами. Среди наиболее характерных достоинств такого варианта привода ЧПУ-станка:

  • Долгий срок службы привода и исключительная надежность. В таком двигателе мало элементов, которые могут быть повреждены. Его отказ может случиться только в результате повреждения обмотки либо истирания элементов подшипника, что происходит только после очень продолжительной эксплуатации оборудования;
  • Более выгодная стоимость в сравнении с сервоприводом;
  • Высочайшую точность фрезеровочного процесса (в определенном диапазоне скоростей шпинделя и нагрузок). Если станок с шаговым двигателем оснащен направляющими должного качества исполнения, на станке можно выполнять позиционирование фрезеровочного узла с точностью ± 0,01 мм;
  • Завидная управляемость привода, которая практически не зависит от вида программного обеспечения для станка;
  • Возможность работы в широком температурном интервале. При этом на качестве обработки этот фактор никоим образом не отразится;
  • Сохранение точности позиционирования фрезы при остановках работы станка, режиме «реверса» или существенной механической нагрузки (например, при высокой твердости материала заготовки).

Тем не менее, «ахилессовы пяты» у шагового двигателя для ЧПУ-станков также имеются. В число таковых недостатков входят прежде всего:

  • Шумность при работе привода;
  • Ощутимые вибрации , возникающие на больших скоростях работы. Это может стать причиной возникновения резонанса и выбраковки заготовки по причине нарушения заданных режимов обработки;
  • Малая скорость перемещения обрабатывающего инструмента в сравнении с серводвигателями (до 9 м в минуту).

Сервопривод для ЧПУ-станков

Сервопривод для ЧПУ-станков является несколько менее распространенным вариантом привода, нежели шаговые двигатели. Он используется для тех моделей фрезеров, что должны обеспечить владельцу высокие темпы обработки заготовок и хорошую производительность – например, для серийного производства той или иной продукции.

Конструктивно этот элемент представляется сочетание электромотора, блока управления и энкодера. Функция энкодера – осуществлять связь с контроллером станка и реагировать на изменения задач, поэтапно реализуемых фрезером.

К числу достоинств наиболее такого варианта привода ЧПУ-станка относятся:

  • Исключительная плавность и высокая точность перемещения рабочего инструмента. При этом эти параметры не зависят от угловой скорости вращения шпиндели и других показателей;
  • Бесшумност ь работы привода;
  • Высокая мощность;
  • Высоко е быстродействие сервопривода;
  • Более высокая точность обработки в сравнении с шаговым вариантом двигателя;
  • Отсутствие вибраций и резонанса, которые могут сказаться на точности выполнения операций;
  • Датчик обратной связи наделяет аппарат с серводвигателем возможность активной коррекции положения инструмента относительно загруженного маршрута перемещения инструмента;
  • Незначительная вероятность брака , связанная с двигателем.
Читайте так же:
Салфетки для обезжиривания перед покраской

К слабым сторонам, которыми обладает сервопривод для станков с ЧПУ, относятся:

  • Дорогостоящие и трудоемкие ремонтные мероприятия. В зависимости от сложности технических проблем приобретение нового сервопривода может оказаться выгоднее починки вышедшего из строя;
  • Бесколлекторные модификации сервоприводов обходятся покупателю ощутимо дороже шаговых двигателей. Эта разница может доходить до 100%;
  • Модификации приводов с щетками нуждаются в их регулярной замене (обычно каждые 5000 часов эксплуатации станка);
  • Возможен выход привода из строя в редких случаях внезапной остановки (например, выключение электричества или перегрев).

С учетом всего вышесказанного, фрезерные станки с сервоприводом либо шаговым двигателем стоит подбирать ориентируясь на специфику продукции, что намерен выпускать владелец оборудования. Если Вы предпочтете модели техники, оснащенные шаговыми двигателями, тогда непременно обратите внимание на фрезерные станки компании «Миртелс». Представители серии «Дедал» спроектированы для обработки твердых каменных пород. А это значит, что с более мягкими и легкими по своей плотности материалами они также справятся блестяще.

При необходимости не стесняйтесь задавать вопросы нашим специалистам. Их консультации наверняка убедят Вас в правильности сделанного выбора подобного оборудования. И получить наилучший из возможных вариантов техники под Ваши производственные нужды.

Что такое сервопривод в станке

Использование сервопривода в станках с ЧПУ

В данной статье вы сможете получить развернутые ответы на вопросы, связанные с выбором и использование станка с сервосистемой.

Что представляет из себя сервосистема?

Сервосистема – это конструкция, в качестве обязательных элементов которой присутствуют электрический двигатель, драйвер и обратная связь. Не обязательно полностью идентичными должны быть двигатель и устройство – они могут работать даже при существенных отличиях. Исходя из этого, в основном распространены следующие виды сервосистем, образующие понятие «серво»:

  1. Шаговый двигатель

Такой вид серво систем работает с энкодером. Стоит учитывать, что такая модель имеет плюсы и минусы, однако в него входят энкодер и обратная связь.

Сопоставляя с системой без обратной связи появляется возможность отключить устройство тревоги (если пропускаются шаги). В другом случае данная система продолжила базу стандартного шагового привода, включая его слабости и достоинства: несомненно, большие показатели прокрутки на низких оборотах, низкий показатель движения и быстрая потеря прокрутки во время возрастания количества оборотов, непостоянность шагов при обороте, плохие показатели в случае перегрузки оборудования, нужда в запасном приводе – как правило, для поддержания излишней прокрутки. Безусловное преимущество таких двигателей заключается в возможности корректировки скорости при отсутствии датчика обратной связи. Такая техника не потребует больших усилий при установке и содержании. И по сравнению с другими системами стоит намного меньше.

Учитывая выше сказанное, первоначальное сходство с понятием «серво» заключается в наличии обратной связи. Эта связь контролирует функционирование двигателя, в частности, подачу сигнала от драйвера.

  1. Серводвигатель и коллекторные двигатели с бесконечным зарядом.
Читайте так же:
Чиллер своими руками для лазерного станка

У серводвигателей более масштабные показатели вращения. Они обладают большей мощностью. И предусмотренная в системе обратная связь позволяет постоянно знать расположение инструмента для дальнейшего исправления. К их недостаткам относятся такие факторы, как цена, усложненность в содержании; требует больших усилий в запуске и контролировании. Весьма популярная система для второй половины XX века. Однако в настоящее время потеряла свою популярность из-за воздействия коллекторно-щеточного узла и понижением цены без коллекторных устройств.

  1. Система в без коллекторных двигателях

Развитие серводвигателей переменного тока непосредственно связано с историей. Дело в том, что двигатель переменного тока функционирует достаточно тяжело, нежели щеточные двигатели, поскольку необходимы существенно проработанные алгоритмы, служащие базой управления.

По своей сущности двигатели с переменным током не синхронны и обладают особенностями в форме объемного движимого диаметра, отличными показателями трудоспособности даже с явным перегрузом. Но присутствуют и минусы: подобную систему сложно привести в стабильное состояние сразу по нескольким характеристикам (что важно для ЧПУ систем): по позиции, скорости и ускорению. Например, есть своеобразное рысканье на современных серво системах. Его показатели могут быть как мизерными, так и нулевыми.

После этого образуется необходимость в обратной связи, математическом подходе, комплексном оборудовании, что влияет на функционирование перечисленных факторов. Что же оказывает на это воздействие?

Во-первых, эндокер обратной связи. Чем больше показатели эндокера на датчике, тем правильнее формируется положение ротора. Положение ротора способно влиять на удержание маленького мотора.

Во-вторых, процесс зависит от электрических приборов, от правильного математического подхода – все вкупе влияет на выработку специального сигнала для управления мотором. В основном системы стандартного диапазона эксплуатируются для оснащения конвейеров – транспортеров. Выходящий поток импульсов (от одной до нескольких тысяч) на один оборот обозначает положительную реакцию оборудования при огромным показателях на оборот. Чаще всего сервоприводы используются в промышленных масштабах, обладают положительной реакцией энкодера как от мизерных, так и миллионных импульсных значений всего на один оборот. Работоспособность энкодера выступает в роли частичной информации, необходимой для серводвигателя.

Сервоприводы популярны при обработке листовых материалов, потому что требуются высокие показатели динамичности оборудования с показателями более 25 метров в минуту. Исходя из этого, люди покупают чаще фрезерный станок ЧПУ. Если требуется создать матрицу и материал по невероятно точным меркам – сервосистема сослужит большую услугу. При других обстоятельствах желательно покупать технику, оснащенную шаговыми двигателями, поскольку это целесообразнее. Останавливающим факторов при работе шаговым двигателем является его невысокие скоростные показатели. Но прецедент работающих в этой сфере людей свидетельствует о логичном использовании в дешевых станках данную систему ЧПУ для работы с деревом, пластиком, нетяжелым тонким металлом и другими несложными материями, обработка которых не запрашивает большой скорости. Если кого-то не устраивает требуемое время – всегда доступны сервоприводы.

Обратите внимание на то, что недостаточно установить датчик необходимого значения. Важно обладать большими знаниями и умениями для правильного математического расчета формирования скоростного потока информации с энкодеров. После получения значений необходимо отправить управляющий импульс на электрический двигатель. Будет ли это тяжело – зависит от того, насколько свободна для всех информация. Конечно, можно купить серводвигатель с маленькими показателями. Они обладают широкой популярностью и выпускаются в большом количестве. Существуют неплохие марки. Есть и совершенно новые. Оборудование с высокими значениями (миллионные импульсы на один оборот) невероятно редки. Купить сервопривод с такими показателями можно лишь у самых распространенных компаний.

Читайте так же:
Не работает отпариватель в утюге

Сервоприводы: виды, сферы применения, особенности

Сервопривод предназначен для обеспечения параметров, необходимых для работы ЧПУ станков, которым требуется предельная точность и высокая мощность. Он оснащен датчиком, определяющим конкретный параметр, например, скорость или усилие. Если необходимо создать группу сервоприводов, то для управления используется контроллер с системой числового программного управления. При этом контроллеры могут быть программируемыми, синхронными или асинхронными.

Классификация сервоприводов

Эти устройства бывают электромеханическими и электрогидромеханическими. В первом варианте в конструкцию входит редуктор и электрический двигатель. Недостатком электромеханических сервоприводов является низкий показатель быстродействия. В свою очередь при наличии гидроцилиндра в конструкции сервопривода его быстродействие является высоким.

Отличительные особенности двигателей

Чем же сервопривод отличается от стандартного электрического двигателя? Отличие заключается в возможности задать точное положение вала. Практически любой привод, в конструкции которого есть датчик и управляющий блок, может считаться сервоприводом, если он обеспечивает поддержание требуемых параметров в автоматическом режиме.

Характеристики сервоприводов

Из числа главных характеристик сервоприводов стоит выделить:

  • усилие на валу;
  • тип (цифровой или аналоговый);
  • скорость поворота вала;
  • питание;
  • материал, из которого изготовлен редуктор;
  • угол поворота вала.

Преимущества сервоприводов

Такие устройства являются простыми в установке и эксплуатации, не создают много шума при работе, а также характеризуются точностью и плавностью даже при невысокой скорости вращения вала. Благодаря высокой надежности и безотказности сервоприводы могут использоваться даже в ответственном оборудовании.

Что касается недостатков сервоприводов, то это повышенная стоимость и сложная настройка.

Сферы применения сервоприводов

Используются сервоприводы в оборудовании с ЧПУ, промышленных роботах, клапанах, задвижках и так далее. В любом высокоточном устройстве сервопривод будет просто необходим. Особенно это касается механизмов, оснащенных быстродействующим приводом. Такие устройства нашли широкое применение в авиамодельном деле.

В отличие от первых серводвигателей, современные устройства имеют 5 обмоток двигателя и высокий момент вращения. Сегодня все чаще стали применять серводвигатели на основе Ардуино (программируемого контроллера). Это открыло значительно больше возможностей для сферы станкостроения и робототехники.

Также такие устройства сыграли не последнюю роль в развитии авиастроения (они используются в квадрокоптерах). Найти небольшие сервоприводы можно даже в детских игрушках или в бытовой технике (например, в пылесосах, оснащенных системой фильтрации).

Используются сервоприводы и в современных системах отопления. Они работают совместно с термостатом и зачастую имеют пару датчиков, передающих сигнал на термостат. В автомобильной сфере сервоприводы также нашли свое применение. Ярким примером здесь является сервопривод багажника современного легкового авто.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector