Применение сервопривода (сервосистем) во фрезерных станках с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ
производства России
Индивидуальные решения

Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий вас вопрос по представленному оборудованию

При выборе станка с сервоприводом нужно учитывать некоторые моменты, подробно о которых рассказывается в этой статье.

Что же такое сервопривод или сервосистема?

Любая система, включающая в себя электродвигатель, управляющий блок (драйвер) и собственно обратную связь, может называться сервоприводом. Сам двигатель и само устройство, управляющее обратной связью (драйвер) могут быть при этом сильно разными. Например, в контексте ЧПУ оборудования на рынке чаще всего встречаются две основные группы систем, которые можно назвать «серво»:

1. Серво-шаговая система

Шаговый двигатель с энкодером обратной связи. Нужно понимать, что это шаговый двигатель со всеми его достоинствами и недостатками, оснащенный энкодером и обратной связью.

По сравнению с обычной шаговой (без обратной связи системой) мы имеем возможность снять сигнал тревоги (остановить работу системы в случае пропуска шагов), в остальном серво-шаговая система является наследницей обычного шагового привода со всеми плюсами и минусами: это высокий крутящий момент на малых оборотах, малый динамический диапазон и резкое падение крутящего момента с ростом оборотов, ограниченное количество шагов на оборот, низкая перегрузочная способность, необходимость построения привода «с запасом» - для наличия избыточного крутящего момента.
Другими словами: единственная «схожесть» с термином «серво» в том, что имеется обратная связь, которая отслеживает выполнил двигатель команду от драйвера или не выполнил.

2. Сервопривод на коллекторных двигателях постоянного тока

Очень распространенная система в прошлом (1970-1980 годы), и все реже применяемая ввиду наличия коллекторно-щеточного узла и развития и удешевления систем без коллекторных.

3. Сервоприводы на без коллекторных двигателях переменного тока

Серво системы на двигателях переменного тока появились позже исторически. Почему? Потому что двигателем переменного тока управлять гораздо сложнее, чем коллекторными (щеточными) двигателями постоянного тока - требуются гораздо больше сложные алгоритмы управления.
Двигатели переменного тока по своей природе являются асинхронными, и имеет «наследственные» весомые преимущества в виде широкого динамического диапазона, высокой перегрузочной способности, а также «наследственные» недостатки: ее весьма непросто стабилизировать одновременно по трем параметрам (которые характерно требуются для ЧПУ систем): по позиции, по скорости, и по ускорению.
Характерный пример: на серво системах переменного тока всегда имеется так называемый хантинг (hunting), - по русски рысканье, оно не может быть нулевым абсолютно, но может быть очень близким к нулю.

И вот дальше наступает важность обратной связи и математического и аппаратного решения, которые решают вопрос управления этими тремя параметрами. От чего это зависит? Первое, от энкодера и разрешения энкодера обратной связи, собственно от датчика, чем выше разрешение энкодера, тем точнее снимается положение ротора и тем точнее теоретическая возможность регулирования в режиме удержания этого моторчика.
Второе, от электроники, от примененных электронных компонентов, от математических алгоритмов, которые обрабатывают сигнал и выдают управляющий сигнал на мотор. Системы начального диапазона (часто используемые для оборудования типа транспортеров, конвейерных лент), выдают, как правило, одну-две, четыре, иногда до десяти тысяч импульсов на оборот т.е. разрешение системы от одной до десяти тысяч на оборот. Сервоприводы, предназначенные для промышленных высокоточных систем, имеют разрешение энкодера от одного до четырёх миллионов импульсов на один оборот. Разрешение энкодера - это часть информации которая всегда доступа в описании на серво систему.

Идем дальше. Мало поставить датчик нужного разрешения. Нужно иметь возможность корректно (математика) и быстро (соответствующая аппаратная часть) обрабатывать поток информации с этих энкодеров-датчиков, и обработав, передать скорректированный управляющий сигнал на электродвигатель. Насколько это сложная задача? Посмотрим на информацию которая есть в открытом доступе: систем с энкодерами не высокого разрешения (1-2-4 тысячи импульсов на оборот) на рынке очень много, есть и бренды средней руки, есть и много «но-нейм». Систем с энкодерами высокого разрешения (1-4 млн импульсов на оборот) - по пальцам пересчитать и почему то это только очень известные компании: Fanuc, Siemens, Yaskawa, Matsusita (Panasonic), Bosch-Rextroth ... Не задумывались, почему?

Все фрезерные станки с ЧПУ ARTCOR опционально оснащаются сервоприводами Panasonic.



Фрезерные станки в каталоге