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數控機床 /

閉環(huán)步進(jìn)系統在木工雕刻機上的應用

發(fā)布日期:2018-01-04 14:38

關(guān)鍵詞:深圳市美蓓亞斯科技有限公司、閉環(huán)系列驅動(dòng)器、閉環(huán)步進(jìn)系列電機

一、應用背景

       近幾年隨著(zhù)房地產(chǎn)的迅猛發(fā)展,帶動(dòng)了木門(mén)、家具和家居裝潢等行業(yè)市場(chǎng)需求量的急增。由于木工行業(yè)在我國是傳統行業(yè),最初木工生產(chǎn)主要以手工和簡(jiǎn)單工具加工為主,生產(chǎn)效率非常低,根本滿(mǎn)足不了市場(chǎng)的需求,于是木工雕刻機應運而生。
       木工雕刻機主要應用在木門(mén)和仿古家具等行業(yè),主要是對木材進(jìn)行花型、波紋和鏤空等加工,大大提高了以前傳統手工加工的效率、精度和產(chǎn)品的一致性。
       目前家具廠(chǎng)商采用的木工雕刻機大部分用的還是普通開(kāi)環(huán)的步進(jìn)電機系統,由于步進(jìn)電機轉速低、步進(jìn)角距大使得雕刻機的雕刻速度慢,并且雕刻精度較差,這就直接影響了家具廠(chǎng)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)品質(zhì),而且步進(jìn)電機系統容易產(chǎn)生丟步,發(fā)生錯誤時(shí)也不能及時(shí)糾正,從而造成材料的損失。交流伺服系統作為高轉速和高細分精度的運動(dòng)控制系統,在此有著(zhù)無(wú)與倫比的優(yōu)勢,但是交流伺服價(jià)格較貴,不利于降低成本。 
       深圳市美蓓亞斯科技有限公司憑借多年運動(dòng)控制行業(yè)的專(zhuān)業(yè)背景,研發(fā)出閉環(huán)步進(jìn)系統(或稱(chēng) 混合伺服系統),有效地平衡了步進(jìn)、伺服在速度、精度、價(jià)格三方面的矛盾,具有很高的性?xún)r(jià)比。該系統的混合伺服電機在恒轉矩輸出下轉速能達到2000RPM,編碼器線(xiàn)數2500PPR,驅動(dòng)器內部采用4倍頻技術(shù)對控制脈沖4細分后可使電機每圈分辨率達 10000PPR。顯然無(wú)論其速度還是精度都大大超過(guò)了木工雕刻機的要求。

 

二、電氣結構及工藝流程 

       木工雕刻機系統一般包括以下幾個(gè)部分:
       數控系統:采用客戶(hù)己研制開(kāi)發(fā)的數控系統。 
       主軸系統:采用一體式的電主軸,由變頻器驅動(dòng)。 
       進(jìn)給驅動(dòng)系統:滾珠絲桿、彈性連軸器、線(xiàn)性導軌、伺服驅動(dòng)系統。
       其拓撲結構如下:
木工數控雕刻機的工作過(guò)程由以下幾部分組成:
(1)將待雕刻的圖案文字信息,按照標準的指令格式編寫(xiě)成程序,有輸入部分送入計算機;
(2)計算機部分經(jīng)過(guò)處理、運算,將各個(gè)坐標軸的分量,送給各個(gè)軸的驅動(dòng)電路;
(3)驅動(dòng)電路帶動(dòng)各個(gè)軸轉動(dòng),并進(jìn)行反饋控制,將主軸電機移送到精確的位置;
(4)重復上述步驟,最終完成待雕刻的圖案或文字。

 

三、深圳市美蓓亞斯科技有限公司閉環(huán)步進(jìn)系統 

       深圳市美蓓亞斯科技有限公司閉環(huán)步進(jìn)電機內置增量式光電編碼器(2500線(xiàn)或1000線(xiàn)可選),適配我司閉環(huán)步進(jìn)驅動(dòng)器,徹底解決開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機丟步的問(wèn)題,提升機器加工速度和精度。通過(guò)優(yōu)化的磁路設計,選用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片和耐高溫永磁體材料,提高電機功率密度,提升電機平穩性,顯著(zhù)降低電機溫升。產(chǎn)品線(xiàn)涵括42~86機座、0.3NM~12NM多種電機型號。
 
性能指標
步進(jìn)
伺服
閉環(huán)步進(jìn)(混合伺服)
控制方式
開(kāi)環(huán),有丟步現象
閉環(huán),無(wú)丟步現象
閉環(huán),無(wú)丟步現象
速度
1000rpm以下
額定3000rpm
最高3000rpm
精度
由電機步距角決定
由編碼器精度決定
由編碼器精度決定
轉矩特性
力矩隨速度升高下降很快
恒定力矩輸出
在高速時(shí)(如2000rpm以上),力矩下降較快
運動(dòng)特性
低頻振動(dòng),停止時(shí)不抖動(dòng)
停止時(shí)有微振
零速停止穩定,高速停止時(shí)不抖動(dòng)
電機溫升
在高速或頻繁啟停時(shí)發(fā)熱較嚴重,
可能會(huì )影響電機壽命
溫升小
介于步進(jìn)與伺服之間
成本
適用場(chǎng)合
對速度、精度要求不高場(chǎng)合
對速度、精度要求高場(chǎng)合
短距離快速啟停場(chǎng)合,對速度、精度要求較高場(chǎng)合

◆產(chǎn)品涵蓋42~86機座,安裝尺寸完全兼容同型號步進(jìn)電機
◆內置增量式光電編碼器(2500線(xiàn)或1000線(xiàn)可選)
◆輸出轉矩大 ,高轉速
◆電機發(fā)熱小,噪音低,效率高
◆高速停止平穩快速,無(wú)零速振蕩運行平穩,振動(dòng)噪聲小
◆響應速度快,適合頻繁啟停的場(chǎng)合

四、現場(chǎng)調試結果 

該雕刻機的基本參數如下:
A系列木工雕刻機---1325
有效行程范圍 2500*1260*200mm 主軸轉速 18000r/min
最大加工尺寸 2480*1240*160mm 快移速度 25m/min
臺面尺寸 2500*1230mm 最大工作速度 15m/min
傳動(dòng)形式 X/Y齒條;Z絲杠 驅動(dòng)系統 我司閉環(huán)步進(jìn)系統
臺面結構 條形真空吸附/普通臺面 工作電壓 AC380/3PH/50HZ
主軸功率 3.0/4.5/6.0KW    

深圳市美蓓亞斯科技有限公司的配置方案為(X/Y/Z):MAA860-IE 閉環(huán)步進(jìn)驅動(dòng)器 + 86系列 閉環(huán)步進(jìn)電機
 

 
現場(chǎng)測試證明,雕刻速度堪比伺服電機,在產(chǎn)品波紋及平滑度上明顯優(yōu)于步進(jìn)電機,具有很強的競爭力。
 

 

五、結語(yǔ) 

       我司閉環(huán)步進(jìn)系統在雕刻機上的應用,對于國產(chǎn)機電自動(dòng)化系統技術(shù)在該行業(yè)形成突破具有重大意義。項目對國產(chǎn)品牌步進(jìn)/伺服系統在數控雕刻機領(lǐng)域的高端應用起到十分積極的作用。

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