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閉環步進系統在木工雕刻機上的應用

文章出處:未知 人氣:發表時間:2018-05-12 11:49

關鍵詞:深圳市嘉揚科技有限公司、閉環系列驅動器、閉環步進系列電機

一、應用背景

       近幾年隨著房地產的迅猛發展,帶動了木門、家具和家居裝潢等行業市場需求量的急增。由于木工行業在我國是傳統行業,最初木工生產主要以手工和簡單工具加工為主,生產效率非常低,根本滿足不了市場的需求,于是木工雕刻機應運而生。
       木工雕刻機主要應用在木門和仿古家具等行業,主要是對木材進行花型、波紋和鏤空等加工,大大提高了以前傳統手工加工的效率、精度和產品的一致性。
       目前家具廠商采用的木工雕刻機大部分用的還是普通開環的步進電機系統,由于步進電機轉速低、步進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的生產效率和生產品質,而且步進電機系統容易產生丟步,發生錯誤時也不能及時糾正,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控制系統,在此有著無與倫比的優勢,但是交流伺服價格較貴,不利于降低成本。 
       深圳市嘉揚科技有限公司憑借多年運動控制行業的專業背景,研發出閉環步進系統(或稱 混合伺服系統),有效地平衡了步進、伺服在速度、精度、價格三方面的矛盾,具有很高的性價比。該系統的混合伺服電機在恒轉矩輸出下轉速能達到2000RPM,編碼器線數2500PPR,驅動器內部采用4倍頻技術對控制脈沖4細分后可使電機每圈分辨率達 10000PPR。顯然無論其速度還是精度都大大超過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部分:
       數控系統:采用客戶己研制開發的數控系統。 
       主軸系統:采用一體式的電主軸,由變頻器驅動。 
       進給驅動系統:滾珠絲桿、彈性連軸器、線性導軌、伺服驅動系統。
       其拓撲結構如下:
木工數控雕刻機的工作過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成程序,有輸入部分送入計算機;
(2)計算機部分經過處理、運算,將各個坐標軸的分量,送給各個軸的驅動電路;
(3)驅動電路帶動各個軸轉動,并進行反饋控制,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、深圳市嘉揚科技有限公司閉環步進系統 

       深圳市嘉揚科技有限公司閉環步進電機內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選),適配我司閉環步進驅動器,徹底解決開環步進電機丟步的問題,提升機器加工速度和精度。通過優化的磁路設計,選用優質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,顯著降低電機溫升。產品線涵括42~86機座、0.3NM~12NM多種電機型號。
 
性能指標
步進
伺服
閉環步進(混合伺服)
控制方式
開環,有丟步現象
閉環,無丟步現象
閉環,無丟步現象
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(如2000rpm以上),力矩下降較快
運動特性
低頻振動,停止時不抖動
停止時有微振
零速停止穩定,高速停止時不抖動
電機溫升
在高速或頻繁啟停時發熱較嚴重,
可能會影響電機壽命
溫升小
介于步進與伺服之間
成本
適用場合
對速度、精度要求不高場合
對速度、精度要求高場合
短距離快速啟停場合,對速度、精度要求較高場合

◆產品涵蓋42~86機座,安裝尺寸完全兼容同型號步進電機
◆內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選)
◆輸出轉矩大 ,高轉速
◆電機發熱小,噪音低,效率高
◆高速停止平穩快速,無零速振蕩運行平穩,振動噪聲小
◆響應速度快,適合頻繁啟停的場合

四、現場調試結果 

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
傳動形式 X/Y齒條;Z絲杠 驅動系統 我司閉環步進系統
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):BH806H閉環步進驅動器 + 86BH系列 閉環步進電機
 

 
現場測試證明,雕刻速度堪比伺服電機,在產品波紋及平滑度上明顯優于步進電機,具有很強的競爭力。
 

 

五、結語 

       我司閉環步進系統在雕刻機上的應用,對于國產機電自動化系統技術在該行業形成突破具有重大意義。項目對國產品牌步進/伺服系統在數控雕刻機領域的高端應用起到十分積極的作用。