2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаговый двигатель с энкодером что это такое

Выбор двигателей с драйверами

  • Авторизуйтесь для ответа в теме

#1 OFFLINE студент

  • Пользователи
  • 12 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Из:Ессентуки

    Здравствуйте господа. Собираю станок .Проект купил на ebey. Вопрос стал с выбором двигателей с драйверами. Приглянулся вот этот:https://ru.aliexpres. 0608.0.0.PirJ2N Как бы и цена не плохая.Что можете сказать ? Стоит или нет брать? Описания практически нет,мануала тоже. У другого продавца более подробное описание.Указано что шаг 1.2 градуса. Критично это или нет пока не разобрался. Может кто подскажет не будет ли заморок с микрошагом и настройкой программы Mach.

    Прикрепленные файлы
    • 3Nm 5m cable Closed Loop Stepper Quotation from Lichuan Company.pdf349,5К 891 скачиваний
    • Наверх

    #2 OFFLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 924 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    Да для запуска в работу все есть. 1.2 градуса — не критично, ибо какое разрешение в программе выберете — такое и будет.

    Стоит или нет брать — это ваше дело, но я не понимаю зачем надо к шаговому двигателю энкодер приделывать, толку от которого только сигнализировать что потеряли шаг? — мы уже и так деталь загубили.

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    ИнженеГры цветы не едят и спасибы не пьют.

    • Наверх

    #3 OFFLINE SNB

  • Пользователи+
  • 227 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Подольск
    • Из:Подольск

    Да для запуска в работу все есть. 1.2 градуса — не критично, ибо какое разрешение в программе выберете — такое и будет.

    Стоит или нет брать — это ваше дело, но я не понимаю зачем надо к шаговому двигателю энкодер приделывать, толку от которого только сигнализировать что потеряли шаг? — мы уже и так деталь загубили.

    Двигатель с энкодером, то есть с обратной связью по положению, называется серводвигатель. И неважно шаговый это двигатель, асинхронный или еще какой. https://ru.wikipedia. iki/Сервопривод А вот то, что деталь загубили — это зря. Драйвер сразу обнаружит, что пропущен микрошаг и даст информацию управляющему блоку и выполнение программы остановится. Навряд ли Вы заметите пропуск одного микрошага.

    • Наверх

    #4 OFFLINE 3D-BiG

  • Модератор
  • 13 924 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
    • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
    • Из:СССР

    Двигатель с энкодером, то есть с обратной связью по положению, называется серводвигатель.

    Драйвер сразу обнаружит, что пропущен микрошаг и даст информацию управляющему блоку и выполнение программы остановится.

    Даже с полноценных серваков (там где трехфазные синхронные двигатели) крайне редко заводят алярм на E-Stop управляющей электроники. А на ряде электроник это и невозможно (Например 0501).

    Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
    G01 придумали трусы. Реальные пацаны фрезеруют на G00.

    ИнженеГры цветы не едят и спасибы не пьют.

    • Наверх

    #5 OFFLINE lkbyysq

  • Cтарожил
  • 8 402 сообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Санкт-Петербург
    • Из:Санкт-Петербург

    Даже с полноценных серваков (там где трехфазные синхронные двигатели) крайне редко заводят алярм на E-Stop управляющей электроники.

    На Дятле нету. За десять лет только два раза останавливалась одна ось, естественно с порчей заготовки. Но оба раза после перенастройки приводов.

    Последний раз подумал было вытащить этот Алярм, да ножек на разъеме до фига, мелкие они, а очки еще не в привычке.

    Да и чего там — за 10 лет два раза, и то после вмешательства в стабильные настройки.

    Сообщение отредактировал lkbyysq: 27 Октябрь 2016 — 09:41

    Система управления шаговым двигателем

    В современном мире всё большую роль играет автоматизация процессов. Для этого необходимо преобразовывать сигналы управления в механические движения. Одним из способов достижения данной цели является использование шаговых двигателей.

    Шаговый двигатель — это электромеханичское устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические перемещения.

    Преимущества применения шаговых двигателей

    • угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель;
    • если обмотки запитаны, то двигатель в режиме остановки обеспечивает полный момент;
    • хорошие шаговые двигатели обеспечивают точность 3-5% от величины шага, при этом ошибка не накапливается от шага к шагу;
    • возможность быстрого старта/остановки/реверсирования;
    • высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников;
    • однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи;
    • возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора;
    • может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов.

    Недостатки применения шаговых двигателей

    • шаговым двигателем присуще явление резонанса;
    • из-за работы без обратной связи возможна потеря контроля положения, поэтому рекомендуется дополнять системы управления шаговым двигателем энкодером;
    • потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки;
    • затруднена работа на высоких скоростях;
    • невысокая удельная мощность;
    • относительно сложная схема управления.

    Применение шаговых двигателей:

    • приводы осей координатных столов и манипуляторов;
    • системы линейного перемещения;
    • упаковочные и конвейерное оборудование;
    • оборудование для текстильного и пищевого производств;
    • полиграфическое оборудование;
    • устройство подачи, дозирования;
    • сварочные автоматы.

    Принцип работы шагового двигателя

    Основной принцип работы шагового двигателя заключается в следующем — двухполюсный ротор электродвигателя, сделанный из специальной магнитомягкой стали, располагается в четырехполюсном статоре. Первая полюсная пара сделана из магнитов (постоянных), на второй паре имеется обмотка управления шаговым электродвигателем. В то время, когда ток в обмотках управления отсутствует, ротор двигателя располагается вдоль магнитов и стабильно удерживается с некоторым усилием (зависящее от силы магнитного потока).

    Как только осуществляется подача напряжения (постоянного) на обмотку управления шаговым электродвигателем, появляется магнитный поток, что больший магнитного потока имеющихся постоянных магнитов. Под воздействием усилия (электромагнитного) ротор начинает менять угол, стараясь войти в положение соосное с полюсами обмотки управления. Последующий импульс управления полностью отключает электрическое напряжение с обмотки управления. Вследствие этого ротор движка движется под воздействием магнитного потока магнитов.

    В данной работе описывается алгоритм управления шаговыми двигателями двухфазного (биполярного) и четырёхфазного (униполярного) типа с помощью модуля управления шаговым двигателем с интерфейсом CAN ZET 7160-S StepMotor-CAN или интерфейсом RS-485 ZET 7060-S StepMotor-485.

    Биполярный (двухфазный) шаговый двигатель

    Двухфазный шаговый двигатель (биполярный шаговый двигатель) имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна переполюсовываться драйвером. Для такого типа двигателя требуется мостовой драйвер, или полумостовой с двухполярным питанием. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода.


    Рис. 1 Внутренняя схема биполярного Ш.Д.

    Рис. 2 Схема выводов биполярного Ш.Д.

    Рис. 3 Схема подключения биполярного Ш.Д. к ZET7X60-S

    Униполярный (четырёхфазный) шаговый двигатель

    Четырёхфазный шаговый двигатель (униполярный шаговый двигатель) также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. При этом существенно упрощается схема драйвера. Драйвер должен иметь только 4 простых ключа. Таким образом, в униполярном двигателе используется другой способ изменения направления магнитного поля. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов.


    Рис. 4 Внутренняя схема униполярного Ш.Д.

    Рис. 5 Схема выводов униполярного Ш.Д.

    Рис. 6 Схема подключения униполярного Ш.Д. к ZET7X60-S

    Режимы работы шагового двигателя

    Существует несколько способов управления фазами шагового двигателя. Наиболее распространёнными из них являются полношаговый и полушаговый режим. Существуют также режимы управления с 1/4, 1/8, 1/16 шага. Но эти режимы нужны только для узкого круга задач, и они требуют значительного усложнения схемы микроконтроллера и алгоритма управления. Ниже приводится последовательность генерируемых импульсов для различных режимов работы шагового двигателя, на примере униполярного двигателя.

    Читать еще:  Что такое нормальный расход масла в двигателе


    Рис. 7 Полношаговый режим, с 1-ой активной обмоткой на каждом шаге


    Рис. 8 Полношаговый режим, с 2-мя активными обмотками на каждом шаге


    Рис. 9 Полушаговый режим

    Разгон и торможение шагового двигателя

    Такой параметр шагового двигателя, как зависимость момента от скорости является важнейшим при выборе типа двигателя, выборе метода управления фазами и выборе схемы драйвера. При конструировании высокоскоростных драйверов шаговых двигателей нужно учитывать, что обмотки двигателя представляют собой индуктивность. Эта индуктивность определяет время нарастания и спада тока. Поэтому если к обмотке приложено напряжение прямоугольной формы, форма тока не будет прямоугольной. При низких скоростях (рис. 10а) время нарастания и спада тока не способно сильно повлиять на момент, однако на высоких скоростях момент падает. Связано это с тем, что на высоких скоростях ток в обмотках двигателя не успевает достигнуть номинального значения (рис. 10б).


    Рис. 10 Зависимость тока в обмотках Ш.Д. от частоты

    Таким образом, для работы с шаговым двигателем на большой скорости необходимо выполнять его разгон и замедление, в противном случае произойдёт потеря синхронности между шаговым двигателем и контроллером, и положение ротора шагового двигателя будет утеряно.

    Управление шаговым двигателем с помощью модуля ZET7X60-S StepMotor

    Перед началом работы с шаговым двигателем необходимо выставить необходимые параметеры на вкладке «Настройки»:

    • Частота опроса — частота, с которой будет обновляться информация в канале о количестве проделанных шагов;
    • Тип двигателя — тип двигателя, подключенного к модулю ZET 7X60-S StepMotor.

    После этого с помощью вкладки «Управление» можно начинать управление шаговым двигателем.

    • Старт/Стоп — начать /остановить движение шагового двигателя;
    • Направление вращения — задаём направление вращения шагового двигателя, по или против часовой стрелки;
    • Кол-во шагов до остановки — количество шагов, которое проделает шаговый двигатель после запуска;
    • Время одного шага — скорость вращения шагового двигателя.

    Рис. 11 Вкладка «Настройки» в программе MODBUS-ZETLAB

    Рис. 12 Вкладка «Управление» в программе MODBUS-ZETLAB

    Во время выполнения команды, контроллер сообщает о количестве проделанных шагов на данный момент с частотой заданной в настройках (Настройки —> Частота опроса).


    Рис. 13 Отображение количества проделанных шагов в программе ZETLAB «Многоканальный осциллограф»

    Система управления шаговым двигателем с обратной связью

    Система управления шаговым двигателем с обратной связью строится на базе модуля управления шаговым двигателем ZET 7060-S StepMotor-485 (ZET 7160-S StepMotor-CAN) и интеллектуального энкодера ZET 7060-E Encoder-485 (ZET 7160-E Encoder-CAN). Для подключения к системе ZETLAB используется преобразователь интерфейса ZET 7070. Управление шаговым двигателем осуществляется подачей сигналов с модуля ZET7060-S StepMotor-485 (ZET 7160-S StepMotor-CAN). Контроль состоянием шагового двигателя осуществляется энкодером, сигнал с которого обрабатывается модулем ZET 7060-E Encoder-485 (ZET 7160-E Encoder-CAN). Обработка сигналов с интеллектуального энкодера и программное управление модулем ZET7060-S StepMotor-485 (ZET 7160-S StepMotor-CAN) осуществляется с помощью программного обеспечения ZETLAB.


    Схема системы управления шаговым двигателем с обратной связью

    Состав системы управления шаговым двигателем с обратной связью

    Шаговые двигатели без энкодера B&R

    Купить Шаговые двигатели без энкодера B&R в компании Олниса можно оптом или в розницу. Доставим Шаговые двигатели без энкодера B&R в любой регион России. Можем предложить точный аналог. Работаем напрямую с производителем, не используя посредников.

    Шаговый двигатель представляет собой тип бесщеточного синхронного двигателя постоянного тока, который, в отличие от многих других стандартных типов электродвигателей, не только непрерывно вращаться для произвольного числа спинов до постоянного напряжения перехода к нему отключаются.

    Как работают шаговые двигатели

    Вместо этого шаговые двигатели представляют собой тип цифрового устройства ввода-вывода для точного запуска и остановки. Они сконструированы таким образом, что ток, проходящий через него, попадает в ряд катушек, расположенных по фазам, которые можно включать и выключать в быстрой последовательности. Это позволяет мотору совершать частичные обороты за раз — и эти отдельные заранее определенные фазы называются «шагами».

    Данные устройства предназначены для разбиения одного полного вращения на множество гораздо меньших (и по существу равных) частичных вращений. В практических целях они могут использоваться для указания двигаться через заданные градусы или углы поворота. Конечный результат заключается в том, что шаговый двигатель может использоваться для передачи очень точных движений механическим деталям, которые требуют высокой степени точности.

    Шаговые двигатели обычно имеют цифровое управление и функционируют в качестве ключевых компонентов в системе позиционирования с управлением с обратной связью. Они чаще всего используются в приложениях удержания или позиционирования, где их способность утверждать гораздо более четко определенные положения вращения, скорости и крутящие моменты делают их идеально подходящими для задач, требующих чрезвычайно строгого управления движением.

    В обычном щеточном двигателе постоянного тока напряжение подается на клеммы, что, в свою очередь, вызывает вращение проволочной катушки со скоростью внутри корпуса фиксированного магнита («статора»).

    В этой конфигурации катушка с вращающимся проводом («ротор») эффективно превращается в электромагнит и быстро вращается в центре двигателя на основе известного принципа магнитного притяжения и отталкивания. Комбинация щеток (электрических контактов) и вращающегося электрического переключателя, известного как коммутатор, позволяет быстро чередовать направление тока, протекающего к катушке провода. Это создает непрерывное однонаправленное вращение катушки ротора до тех пор, пока на узел подается достаточное напряжение.

    Потенциальным недостатком этого типа является то, что он вращается непрерывно и в течение произвольного числа оборотов до отключения питания. Это очень затрудняет контроль точной точки остановки двигателя, что делает его непригодным для приложений, требующих более точного контроля. Ручное управление включением / выключением подачи электроэнергии на мотор не может дать вам необходимой точности старт-стоп для выполнения очень точных движений.

    В шаговом двигателе настройка совершенно иная. Вместо ротора с катушкой из проволоки, вращающегося внутри неподвижного корпуса магнитов, устройства построены с фиксированным корпусом из проволоки (в данном случае статором), расположенным вокруг серии «зубчатых» электромагнитов, вращающихся в центре. Шаговый двигатель преобразует пульсирующий электрический ток, управляемый приводом, в точные одноступенчатые перемещения этого зубчатого элемента вокруг центрального вала.

    Каждый из этих импульсов шагового двигателя перемещает ротор на один точный и фиксированный шаг на полный оборот. Когда ток переключается между проволочными катушками, расположенными последовательно вокруг внешней стороны двигателя, вращающаяся часть может совершать полные или частичные обороты по мере необходимости или может быть очень резко остановлена ​​на любом из шагов вокруг своего вращения.

    В конечном счете, реальная сила шагового двигателя по сравнению с обычными щеточными постоянного тока состоит в том, что они могут быстро найти себя в известной и повторяемой позиции или интервале, а затем удерживать эту позицию столько, сколько потребуется. Это делает их чрезвычайно полезными в высокоточных приложениях, таких как робототехника и печать.

    Типы шагового двигателя

    Продается множество типов шаговых двигателей, и знание того, что делает каждый из различных сортов, поможет вам решить, какой сорт лучше всего подходит для предполагаемого применения. Типы устройств:

    1. Биполярная версия имеет встроенный драйвер , который использует схему Н моста , чтобы переломить протекание тока через фазы. При подаче питания на фазы при смене полярности все катушки могут работать, вращая двигатель. С практической точки зрения это означает, что обмотки катушки лучше использовать в биполярном, чем стандартный униполярный шаговый двигатель (который использует только 50% проволочных катушек одновременно), что делает биполярные модели более мощными и эффективными для работы. Хотя биполярные шаговые двигатели технически более сложны в управлении, они, как правило, поставляются со встроенным чипом драйвера, который обрабатывает большую часть необходимых инструкций и действий. Компромисс заключается в том, что изначально они обычно дороже, чем стандартные однополярные версии, потому что однополярные модели не требуют реверсирования потока тока для выполнения шаговых функций — это делает их внутреннюю электронику намного проще и дешевле в производстве.
    2. Гибридные устройства обеспечивают еще большую точность благодаря таким методам, как полушаг и микрошаг. Микрошаг является способом увеличения фиксированного числа шагов в двигателе путем программирования драйвера для передачи переменного синусоидального сигнала на катушки. Это часто означает, что их можно настроить так, чтобы они работали более плавно и точно, чем при стандартной настройке. Гибридные шаговые двигатели обычно имеют полюса или зубья, которые смещены на двух разных чашках вокруг внешней стороны магнитного ротора. Это также означает, что ступени и вращения можно более точно контролировать, а также предлагать более тихую работу, более высокое отношение крутящего момента к размеру и более высокие скорости вращения, чем стандартные шаговые двигатели.
    Читать еще:  602 двигатель какие форсунки

    Для чего используется шаговый двигатель

    Данные устройства имеют широкий спектр применения во многих отраслях промышленности и дисциплинах, причем некоторые из наиболее распространенных применений:

    • вычислительная техника
    • робототехника
    • оптические приборы
    • печать и сканирование, в том числе на 3D принтерах
    • автоматизация процессов и упаковочное оборудование
    • позиционирование пилотных ступеней клапана для систем контроля жидкости
    • оборудование точного позиционирования

    Шаговые двигатели для ЧПУ

    Шаговые двигатели являются альтернативой сервомоторам для питания большинства типов станков с ЧПУ. Применения ЧПУ включают в себя очень широкий спектр производственных процессов, в которых предварительно запрограммированное компьютерное программное обеспечение контролирует работу и физическое перемещение станков в заводских и производственных условиях.

    В то время как шаговые двигатели в системах ЧПУ часто рассматриваются как более «бюджетная» альтернатива серводвигателям, это упрощение основано на знании старых технологий, которые сегодня не всегда являются строго точными. Шаговые двигатели действительно, как правило, дешевле, чем серводвигатели для той же мощности, но современные версии, как правило, столь же универсальны. В результате шаговые двигатели стали более доступными и встречаются в гораздо более широком диапазоне машин и систем, от станков до настольных компьютеров и автомобилей.

    Шаговые двигатели с ЧПУ также имеют одно ключевое преимущество перед серводвигателями в том, что им не требуется датчик. Серводвигатели по своей природе более сложны для понимания и эксплуатации, чем ступенчатые версии, и частью этой сложности является тот факт, что они включают в себя энкодер, который более подвержен отказам, чем большинство компонентов в других надежных серводвигателя. Шаговые двигатели не нуждаются в энкодере, что теоретически дает им еще большую надежность, чем сервоприводы.

    Кроме того, тот факт, что шаговые двигатели также являются бесщеточными (в отличие от серводвигателей), означает, что они не требуют регулярной плановой замены при условии, что их подшипники остаются в хорошем рабочем состоянии.

    Шаговые двигатели — это невероятно универсальный, надежный, экономически эффективный и точный способ управления точными движениями двигателя, позволяющий пользователям повысить ловкость и эффективность запрограммированных движений в самых разных приложениях и отраслях. Как таковые, они образуют важную и широко используемую подгруппу в гораздо более широкой категории средств автоматизации и управления.

    С таким большим количеством марок шаговых двигателей, размеров, номинальных крутящих моментов, стилей дизайна и предполагаемых применений, продаваемых в Великобритании и во всем мире, очень важно точно определить, какая конфигурация лучше всего подходит для какой-либо среды пользователя при планировании покупки.

    Гарантии и доставка

    Мультибрендовый поставщик Олниса предлагает промышленное электрооборудование от производителей со всего мира. Поставки осуществляются по всей территории РФ и в страны СНГ (от 1 суток). Олниса является прямым поставщиком, что делает товары гораздо доступнее для потребителей. На сайте предлагаются шаговые двигатели без энкодера B&R серия X20 B&R и другие модификации моторов. Предоставляется полная гарантия на все товары. Минимальная стоимость заказа – от 50 евро.

    Шаговый двигатель с энкодером принцип работы

    4.3.5. Работа с энкодерами¶

    Энкодеры применяются для создания точной и быстродействующей обратной связи по координате со всеми типами электродвигателей. Причем обратная связь может осуществляться по положению оси мотора, по линейному положению позиционера, углу поворота моторизованного столика или по любому параметру, непосредственно связанному с положением оси мотора и измеряемому с помощью двухканального квадратурного энкодера, удовлетворяющего требованиям описанным в разделе Технические характеристики для соответствующего типа контроллера. Контроллер 8SMC4 поддерживает только простые энкодеры.

    Автоопределение типа энкодера работает только с энкодерами на 3.3В и 5В (с погрешностью 0.2В)

    Сервопривод и шаговый двигатель: что это и в чем разница?

    Шаговый двигатель представляет собой бесколлекторное устройство электромеханического типа, имеющее несколько обмоток. Короткие электроимпульсы, подаваемые драйвером, последовательно активируют каждую из обмоток и приводят в движение ротор, вызывая угловые дискретные (или шаговые, что и является источником названия двигателей) перемещения. Для всех шаговых двигателей свойственно осуществление позиционирования на плоскости без обратной связи, ввиду отсутствия энкодера.

    Устройство шагового двигателя

    Серводвигатель является комплексным устройством, состоящим из как такового привода (щеточный или бесщеточный электромотор), управляющего блока и энкодера для связи с контроллером. Датчик обратной связи при помощи сигналов информирует станок о скорости, угловом положении и прочих параметрах движения.

    Высокоскоростной синхронный серводвигатель с принудительным воздушным охлаждением

    Шаговый двигатель: достоинства и недостатки

    Шаговый двигатель используется на многих граверах, фрезерах, лазерах и прочих станках с программным управлением, которые применяются в металло- и деревообработке, рекламной деятельности, производстве электронных игрушек, товаров декоративно-прикладного назначения и во многих других отраслях. Популярность такого типа электромоторов обусловлена несколькими факторами, в числе которых:

    • длительный эксплуатационный период по причине отсутствия хрупких деталей. Вывести двигатель из строя может только повреждение одной из обмоток или истирание подшипников, что происходит только после очень продолжительного и интенсивного использования;
    • стабильная и высокоточная работа в определенном диапазоне скоростей и нагрузок;
    • низкая стоимость;
    • на невысоких скоростях точность позиционирования инструмента может доходить до ± 0,01 мм при условии использования качественных направляющих;
    • может управляться любыми программными оболочками ЧПУ станков;
    • способность работать в большом температурном диапазоне;
    • невосприимчивость к механическим нагрузкам, принудительным остановкам и реверсированию.

    Однако есть у шаговых двигателей и некоторые недостатки, которые ограничивают сферу их применения или доставляют неудобства:

    • высокая шумность;
    • возникновение вибраций, резонансности и биений на больших скоростях;
    • максимальная скорость разгона за минуту составляет 120 оборотов;
    • низкая предельная скорость перемещения. Для фрезеров — 9 м/мин, для лазерно-гравировальных аппаратов — до 25 м/мин;
    • повышение скорости сверх установленных лимитов приводит к появлению вибраций и пропуску шагов;
    • отсутствие обратной связи провоцирует брак в случае внезапной остановки, попадания посторонних предметов в зону обработки, пропуска шага и т. д.

    Сервопривод: плюсы и минусы

    Сервопривод встречается на оборудовании с ЧПУ не менее часто, чем шаговый двигатель, но, в силу специфики работы используется на станках, от которых ожидается максимально высокая скорость обработки или повышенная производительность. Речь идет о фрезерах и лазерах, применяемых для выпуска серийной продукции в особо крупных объемах или аппаратах, работающих в сфере протезирования, макетирования, ювелирной области, робототехнике и прочих производствах, где прецизионная точность ставится во главу угла. Из достоинств серводвигателей можно выделить такие, как:

    • соблюдение плавности хода и точности перемещения на любых скоростях, оборотах и нагрузках;
    • практически абсолютная бесшумность при работе;
    • высокая мощность при малых габаритах;
    • широкой скоростной и мощностной диапазон;
    • разгон до 500 оборотов в минуту и торможение происходят за 0,1 секунды;
    • скорость перемещения инструментальной головки может доходить до 60-70 м/мин;
    • использование серводвигателей контурного управления позволяет добиться очень высокой динамической точности (около 0,002 мм). Позиционные устройства проходят заданную траекторию чуть с большей погрешностью, тем не менее, точность по-прежнему превосходит этот же параметр у шагового двигателя;
    • отсутствие вибраций, рывков, резонансов;
    • датчик обратной связи в режиме реального времени отслеживает все аспекты движения на любых траекториях, своевременно передавая их системе управления станком. В случае любых отклонений от программы происходит коррекция и возврат к правильному маршруту, что позволяет минимизировать появление брака.
    Читать еще:  Что такое режим прогрева двигателя

    Как и его «коллега», шаговый двигатель, сервопривод тоже не лишен недостатков

    • ремонт устройства может оказаться настолько дорогостоящим, что может сравниться по цене с новым двигателем;
    • бесколлекторные приводы по цене дороже шаговых примерно в 1,5-2 раза. Модели со щетками более бюджетны, однако щетки в них необходимо менять каждые 5 тыс. отработанных часов;
    • в некоторых случаях принудительная остановка двигателя приводит к его перегреву и может вывести привод из строя.

    Вывод

    Шаговый двигатель и сервопривод никак нельзя назвать конкурирующими устройствами и приобретение дорогостоящего сервомотора не всегда целесообразно. Применение каждого из них обусловлено рядом сопутствующих факторов, среди которых приоритетные места занимают скорость и точность обработки.

    Представляем профессиональный фрезерный станок для обработки камня 1325 Stone. Запуск станка, процесс работы и пример готового изделия на видео.

    В гостях у нашего постоянного клиента компании «Пластфактория», которые занимаются изготовлением POS-материалов и сотрудничают с крупными косметическими брендами.

    Видеоотчет с посещения производства наших клиентов — компания «АЛЬТАИР». О работе на производстве, изготавливаемых изделиях и станках от компании Wattsan.

    Принцип работы

    Принцип работы сервоприводов сводится к использованию импульсного сигнала, который изменяется по трем параметрам – частоте повторения, минимальной и максимальной продолжительности. Именно длительность импульса задает угол поворота мотора.

    Сигналы, поступающие на сервопривод, имеют стандартную частоту, а их продолжительность может равняться от 0,8 до 2,2 мс (в зависимости от модели). Параллельно с получением управляющего импульса начинается работа генератора опорного импульса, который связан с датчиком обратной связи. Тот, в свою очередь, механически соединен с выходным валом и отвечает за изменение его положения.

    Электронный блок анализирует импульсы по длительности и на основе полученных величин определяет разницу между заданным извне положением вала и реальным (измеренным датчиком). С учетом этого происходит корректировка работы путем подачи напряжения на питание двигателя.

    Сервоприводы вращательного движения. Чаще всего используются в полиграфических, упаковочных станках, авиамоделировании. Делятся на:

    • синхронные – дают возможность точно задавать степень поворота (с точностью до угловых минут), скорость, ускорение. Достигают максимальных оборотов быстрее асинхронных, дороже их в несколько раз;
    • асинхронные — позволяют точно выполнять команды скорости даже на малых оборотах.

    Сервоприводы линейного движения. Данные устройства могут развивать значительную скорость (до 70 м/с²), что делает их востребованными в автоматах монтажа электронных деталей на печатную плату. Делятся на плоские и круглые модели.

    Также сервоприводы классифицируются по принципу действия на электромеханические, где движение обеспечивают мотор и редуктор, и электрогидромеханические, где действует система ил поршня и цилиндра. Вторая группа устройств дает более высокие показатели быстродействия.

    Сервоприводы

    В состав сервопривода входят серводвигатель и электронный блок управления (сервоусилитель или сервопреобразователь). В качестве серводвигателей наиболее широко применяют синхронные трехфазные электродвигатели, в которых установлены мощные постоянные магниты для улучшения динамических характеристик. Обязательным компонентом сервопривода также является энкодер. Как правило, он превосходит по своим параметрам обычные энкодеры, поставляемые отдельно. Его разрешение может достигать сотен тысяч импульсов на оборот, за счет чего достигается сверхточное позиционирование. Для примера, разрешение встроенных энкодеров сервоприводов Delta ASD-A2 составляет 1 280 000 имп/об.

    Сервоусилитель получает два сигнала управления — сигнал задания скорости (или угла поворота) и сигнал обратной связи с энкодера. В результате сервопривод обеспечивает движение какой-либо механической нагрузки с большой точностью не только по скорости вращения, но и по углу поворота, который может быть выдержан до долей градуса.

    Для перемещения стола и шпинделя используются шаговые двигатели или сервомоторы. ШД дешевле, но стоимость – не единственный плюс. Они характеризуются рядом дополнительных преимуществ, которые при построении портальных станков обуславливают выбор в пользу приводов этого типа:

    • легкость настройки. Успех пуска системы с ШД зависит только от правильности его подключения и корректного выбора драйвера. Сервомотор требуется настраивать дополнительно, он сложнее в подключении и в ремонте;
    • неприхотливость в эксплуатации. Для бюджетного портального станка после нескольких лет интенсивной работы не исключается вероятность подклинивания механики. Пиковая нагрузка на ШД в такой ситуации приведет только к пропуску шагов и росту рассогласования, проблема решается перезагрузкой станка. Увеличение нагрузки на слабый сервомотор приведет к перегоранию обмоток, на мощный – к механической поломке передачи;
    • у ШД способность к удержанию вала в заданном положении выше. Сервомотор при фиксации ротора склонен к микроколебаниям, ротор ШД остается на одной угловой позиции без сдвигов.

    Недостатки: резонанс, инертность, повышенный уровень шума. Первая проблема решается выбором драйвера с функцией подавления резонанса. Инертность – естественный недостаток, следующий из принципа работы ШД, но он проявляется только при быстром разгоне. Перед фрезерно-гравировальными станками ставятся другие задачи – например, при нанесении рельефного изображения на каменную плиту на ускоренные перемещения приходится не более 1% времени. Уровень шума – последний параметр, на который обращают внимание в условиях массового производства, здесь важнее стоимость оборудования (а ШД, напомним, дешевле, чем тихие сервомоторы).

    Управление ШД

    Управление производится следующими методами:

    1. Волновой. В данном методе напряжение подается только на одну катушку, к которой и притягивается ротор. Так как задействована только одна обмотка крутящий момент ротора небольшой, и не подходит для передачи больших мощностей.
    2. Полношаговый. В данном варианте возбуждаются сразу две обмотки, благодаря чему обеспечивается максимальный момент.
    3. Полушаговый. Объединяет первые два метода. В данном варианте напряжение подается сначала на одну из обмоток, а затем на две. Таким образом реализуется большее количество шагов, и максимальная удерживающая сила, которая останавливает ротор при больших скоростях.
    4. Микрошаговое регулирование производится подачей микроступенчатых импульсов. Такой метод обеспечивает плавное вращение ротора и снижает рывки при работе.

    Подведем итоги

    Серводвигатели предлагают неоспоримое преимущество в производительности. Однако с точки зрения стабильности позиционирования шаговые двигатели могут быть весьма конкурентоспособными. Эта точка зрения приводит к распространенному заблуждению о шаговых двигателях, которое является мифом о «потерянном шаге». Как мы уже обсуждали ранее, массово-пружинный характер нагрузки шагового двигателя может привести к нескольким потерянным шагам. Привод дает команду движению шагового механизма в определенный угол, однако потерянные шаги не переносятся от вращения к вращению. Все зависит от необходимого уровня точности позиционирования.

    Вышеприведенное обсуждение подводит нас к окончательному и ключевому различию между шаговыми электродвигателями и сервоприводами — стоимости. Шаговые двигатели обычно не требуют обратной связи, они используют менее дорогие магниты и редко содержат редуктора. Из-за большого количества полюсов и их способности генерировать удерживающий момент они потребляют меньше энергии при нулевой скорости. В результате шаговый двигатель может быть на порядок дешевле, чем аналогичный серводвигатель.

    Подводя итог, можно сказать, что шаговые двигатели являются хорошим решением для механизмов с малой скоростью вращения, небольшим ускорением и малыми требованиями к точности. Шаговые двигатели также имеют тенденцию быть компактными и недорогими. Это делает эти машины подходящими для применения в медицине, биотехнологиях, безопасности и обороне, а также в производстве полупроводников. Серводвигатели — лучший выбор для систем, требующих высокой скорости, высокого ускорения и большой точности. Компромисс — более высокая стоимость и сложность. Серводвигатели обычно используются в упаковке, конвертации, плетении сетей и аналогичных приложениях.

    Если ваши требования не слишком критичны, а бюджет ограничен, рассмотрите шаговый двигатель. Если производительность является наиболее важным аспектом, серводвигатель выполнит свою работу, но будьте готовы заплатить больше.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector