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混合伺服电机在木工雕刻机上的应用

时间:2019-05-15 09:45:05    关键字:混合伺服电机    浏览量:0

应用方案:混合伺服电机在木工雕刻机上的应用

混合伺服电机

一、应用背景

近几年随着房地产的迅猛发展,带动了木门、家具和家居装潢等行业市场需求量的急增。由于木工行业在我国是传统行业,最初木工生产主要以手工和简单工具加工为主,生产效率非常低,根本满足不了市场的需求,于是木工雕刻机应运而生。

木工雕刻机主要应用在木门和仿古家具等行业,主要是对木材进行花型、波纹和镂空等加工,大大提高了以前传统手工加工的效率、精度和产品的一致性。

木工雕刻机

目前家具厂商采用的木工雕刻机大部分用的还是步进电机系统,由于步进电机转速低、步进角距大使得雕刻机的雕刻速度慢,并且雕刻精度较差,这就直接影响了家具厂的生产效率和生产品质,而且步进电机系统容易产生丢步,发生错误时也不能及时纠正,从而造成材料的损失。交流伺服系统作为高转速和高细分精度的运动控制系统,在此有着无与伦比的优势,但是交流伺服价格较贵,不利于降低成本。

公司凭借多年运动控制行业的专业背景,研发出ED系列混合伺服系统,有效地平衡了步进、伺服在速度、精度、价格三方面的矛盾,具有很高的性价比。该系统的混合伺服电机在恒转矩输出下转速能达到2000RPM,编码器线数2500PPR,驱动器内部采用4倍频技术对控制脉冲4细分后可使电机每圈分辨率达 10000PPR。显然无论其速度还是精度都大大超过了木工雕刻机的要求。

木工雕刻图

二、电气结构及工艺流程

木工雕刻机系统一般包括以下几个部分:

数控系统:采用客户己研制开发的数控系统。

主轴系统:采用一体式的电主轴,由变频器驱动。

进给驱动系统:滚珠丝杆、弹性连轴器、线性导轨、伺服驱动系统。

其拓扑结构如下:

木工数控雕刻机的工作过程由以下几部分组成:

(1)将待雕刻的图案文字信息,按照标准的指令格式编写成程序,有输入部分送入计算机。

(2)计算机部分经过处理、运算,将各个坐标轴的分量,送给各个轴的驱动电路。

(3)驱动电路带动各个轴转动,并进行反馈控制,将主轴电机移送到精确的位置。

(4)重复上述步骤,最终完成待雕刻的图案或文字。

三、混合伺服系统

混合伺服电机内置增量式光电编码器(2500线或1000线可选),适配混合伺服驱动器,彻底解决开环步进电机丢步的问题,提升机器加工速度和精度。通过优化的磁路设计,选用优质冷轧硅钢片和耐高温永磁体材料,提高电机功率密度,提升电机平稳性,显著降低电机温升。产品线涵括20~86机座、0.1NM~12NM多种电机型号。

性能指标 步进 伺服 混合伺服 控制方式 开环,有丢步现象 闭环,无丢步现象 闭环,无丢步现象 速度 1000rpm以下 额定3000rpm 最高3000rpm 精度 由电机步距角决定 由编码器精度决定 由编码器精度决定 转矩特性 力矩随速度升高下降很快 恒定力矩输出 在高速时(如2000rpm以上),力矩下降较快 运动特性 低频振动,停止时不抖动 停止时有微振 零速停止稳定,高速停止时不抖动 电机温升 在高速或频繁启停时发热较严重,

可能会影响电机寿命 温升小 介于步进与伺服之间 成本 低 高 中 适用场合 对速度、精度要求不高场合 对速度、精度要求高场合 短距离快速启停场合,对速度、精度要求较高场合

◆产品涵盖20~86机座,安装尺寸完全兼容同型号步进电机

木工雕刻操作流程示意图

三、混合伺服系统

混合伺服电机内置增量式光电编码器(2500线或1000线可选),适配混合伺服驱动器,彻底解决开环步进电机丢步的问题,提升机器加工速度和精度。通过优化的磁路设计,选用优质冷轧硅钢片和耐高温永磁体材料,提高电机功率密度,提升电机平稳性,显著降低电机温升。产品线涵括20~86机座、0.1NM~12NM多种电机型号。

性能指标 步进 伺服 混合伺服 控制方式 开环,有丢步现象 闭环,无丢步现象 闭环,无丢步现象 速度 1000rpm以下 额定3000rpm 最高3000rpm 精度 由电机步距角决定 由编码器精度决定 由编码器精度决定 转矩特性 力矩随速度升高下降很快 恒定力矩输出 在高速时(如2000rpm以上),力矩下降较快 运动特性 低频振动,停止时不抖动 停止时有微振 零速停止稳定,高速停止时不抖动 电机温升 在高速或频繁启停时发热较严重,

可能会影响电机寿命 温升小 介于步进与伺服之间 成本 低 高 中 适用场合 对速度、精度要求不高场合 对速度、精度要求高场合 短距离快速启停场合,对速度、精度要求较高场合

◆产品涵盖20~86机座,安装尺寸完全兼容同型号步进电机混合伺服电机

◆内置增量式光电编码器(2500线或1000线可选)

◆输出转矩大 ,高转速

◆电机发热小,噪音低,效率高

◆高速停止平稳快速,无零速振荡运行平稳,振动噪声小

◆响应速度快,适合频繁启停的场合

四、现场调试结果

该雕刻机的基本参数如下:

A系列木工雕刻机---1325 有效行程范围 2500*1260*200mm 主轴转速 18000r/min 最大加工尺寸 2480*1240*160mm 快移速度 25m/min 台面尺寸 2500*1230mm 最大工作速度 15m/min 传动形式 X/Y齿条;Z丝杠 驱动系统 混合伺服 台面结构 条形真空吸附/普通台面 工作电压 AC380/3PH/50HZ 主轴功率 3.0/4.5/6.0KW  

公司的配置方案为(X/Y/Z):ED34混合伺服驱动器 + EMH3403 混合伺服电机

现场测试证明,雕刻速度堪比伺服电机,在产品波纹及平滑度上明显优于步进电机,具有很强的竞争力。

五、结语

ED系列混合伺服系统在雕刻机上的应用,对于国产机电自动化系统技术在该行业形成突破具有重大意义。项目对国产品牌步进/伺服系统在数控雕刻机领域的高端应用起到十分积极的作用。