咨詢電話:15817488109
應用方案:漢德保混合伺服電機在木工雕刻機上的應用
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。
深圳漢德保公司憑借多年運動控制行業的專業背景,研發出ED系列混合伺服系統,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。
木工雕刻操作流程示意圖
三、漢德保混合伺服系統
漢德保混合伺服電機內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選),適配漢德保混合伺服驅動器,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20~86機座、0.1NM~12NM多種電機型號。
性能指標
|
步進
|
伺服
|
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
|
低
|
高
|
中
|
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
|
木工雕刻操作流程示意圖
三、漢德保混合伺服系統
漢德保混合伺服電機內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選),適配漢德保混合伺服驅動器,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20~86機座、0.1NM~12NM多種電機型號。
性能指標
|
步進
|
伺服
|
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
|
低
|
高
|
中
|
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
|
三、漢德保混合伺服系統
漢德保混合伺服電機內置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選),適配漢德保混合伺服驅動器,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20~86機座、0.1NM~12NM多種電機型號。
性能指標
|
步進
|
伺服
|
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
|
低
|
高
|
中
|
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
|
◆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 | 漢德保混合伺服 |
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 |
漢德保公司的配置方案為(X/Y/Z):ED34混合伺服驅動器 + EMH3403 混合伺服電機
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。
漢德保混合伺服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。