mademaster cnc stakles
smart generation
 

Staklių pavaros

 

Judesio perdavimo pavarų sistemos yra pagrindiniai CNC staklių elementai. Nuo jų priklauso beveik viskas: pazicionavimo tikslumas, darbo režimo greitis, įsibėgėjimas ir sklandus judesys. Šiuolaikiškos pavaros turi atitikti labai aukštus standartus. Brangesniuose ir modernesniuose įrenginiuose naudojamos servo pavaros, tuo tarpu mažiau greičio reikalaujančiose sistemose yra naudojami žingsniniai varikliai. Pagrindiniai skirtumai tarp žingsninių ir servo pavarų tipų yra pozicijos grįžtamasis ryšys ir greitis. Kitas abiejų pavaros tipų skirtumas yra susijęs su perkrovos rizika. Žingsninis variklis turi sukimo momento priklausomybę nuo vijomis tekančios srovės. Ši srovė yra įtakojama valdiklio. Jei sukimo momentas yra viršijamas, variklis „pameta žingsnius“ ir valdiklis nieko apie tai nežino. To pasekoje, staklės juda toliau ir sugadina ruošinį. Norint apsisaugoti nuo tokių problemų, žingsninis variklis turėtų būti apkraunamas sukimo momentu, neviršyjančiu 50% nominalaus sukimo momento prie duotų apsukų. Taip pat žingsniniam varikliui pavojingas rezonanso reiškinys, pasireiškiantis esant dideliam sukimosi greičiui. Įvykus rezonansui, pametami žingsniai, arba rotorius sustoja visai. Servo pavara veikia kitaip. Ji nuolat analizuoja skirtumą tarp nustatytos ir esamos pozicijos. Valdiklyje esantis mikroprocesorius stengiasi valdyti sukimo momentą pagal esamą srovę, kad pozicijos skirtumas būtų kaip įmanoma mažesnis. Atsižvelgiant į tai, kad servo variklio srovės perkrovos galimybės pasiekia sukimo momento nominalią reikšmę, staklės su tokio paties gabarito servo varikliais yra nepalyginamai galingesnės, nei tokios pačios staklės su žingsniniais varikliais.

 

Pagrindinis skirtumai tarp žingsninės ir servo pavaros yra pozicijos grįžtamasis ryšys. Žingsninis variklis ypatingas tuo, kad valdomas impulsų sekomis pasisuka nustatytu kampu. Taip gaunamas tikslus pozicionavimas, tiesiogiai proporcingas impulsų skaičiui. Variklio valdymo impulsus generuoja skaitmeninis žingsninio variklio valdiklis, kuris valdymo komandas gauna iš pagrindinės valdymo sistemos. Kiekvienas žingsnis priklauso nuo variklio mechaninės konstrukcijos, dažniausiai naudojami dviejų fazių 1,8 laipsnio, arba trijų fazių 1,2 laipsnio varikliai. Šiuolaikiniai valdikliai žingsninio variklio žingsnį gali elektroniškai dalinti į mikrožingsnius. Mikrožingsnio režimas įgyvendinamas maitinant variklio apvijas kintančio aukščio impulsais. Praktikoje variklio žingsnis gali būti dalinamas į 32 dalis; tokiu būdu gauname 1,8/32=0,05625 laipsnio pasisukimo kampą. Mikrožingsnio režimu dirbantis variklis turi netik tikslesnį pozicionavimo kampą, bet taip pat nutolinamas rezonanso reiškinys, dėl ko galima pasiekti didesnį apsisukimų skaičių neprarandant žingsnių.

 Šio tipo pavaros turi labai paprastą konstrukciją, kas įtakoja santykinai žemą kainą. Pagrindinis šio tipo pavaros trūkumas yra nesugebėjimas įvertinti pozicijos ir žingsnių praradimas tam tikrų apsunkintų aplinkybių metu. Tai gali iššaukti apdirbamų medžiagų arba įrankių sugadinimą. Šis trūkumas gali būti pašalinamas įrengus grįžtamąjį ryšį, pvz enkoderį. Tačiau tai ženkliai padidina pavaros kainą.

 

Sistemos su žingsnine pavara funkcinė schema:

VS – valdymo sistema

ŽVV- žingsninio variklio valdiklis

ŽV – žingsninis variklis

 

Servo pavaros turi tik vieną trūkumą – salyginai aukštą kainą. Jų darbas susideda iš nuolatinių pastangų pasiekti nulinį nuokrypį tarp nustatytos reikšmės ir pamatuotos reikšmės. Kodavimo įrenginiai nuolat stebi ir matuoja padėties poziciją tikslumu iki 0,001 mm. Šios informacijos pagrindu valdymo sistema kontroliuoja variklį taip, kad klaidų būtų visiškai išvengiama. Kai padidėja apkrova, valdiklis padidina variklio sukimo momentą, kad būtų išvengta augančių pozicijos nuokrypių. Tuo atveju, kai apkrova viršyja leistiną, servo sistema sustoja ir informuoja valdymo sistemą apie darbo sutrikimą.

Servo pavaros gali būti skirstomos į tokius tipus: Nuolatinės srovės DC ir kintamosios AC srovės (asinchronines arba sinchronines). Šiuo metu dažniausiai naudojamos modernios AC asinchroninės arba sinchroninės pavaros. Iš esmės jos yra identiškos, skiriasi tik variklių tipas. Nuolatinės srovės servo pavaros, buvo pupuliarios prieš 15 – 10 metų. Jos nėra tokios tikslios kaip šiuolaikinės, nes grįžtamasis ryšys pajungtas ne į variklio valdiklį bet į bendrą valdymo sistemą. Dėl to pagrindinė valdymo sistema buvo apkraunama papildomais judesio skaičiavimo veiksmais. Susidarydavo vėlavimo laikas tarp judesio valdymo impulsų ir grįžtamojo ryšio. Taip pat ir patys nuolatinės srovės varikliai yra sudėtingesnės mechaninės konstrukcijos, todėl reikalauja salyginai dažno aptarnavimo.

 

Sistemos su nuolatinės srovės DC servo pavara funkcinė schema:

VS- valdymo sistema

NSVV-nuolatinės srovės variklio valdiklis

V – variklis

C- enkoderis

 

AC servo pavarų konstrukcija kitokia. Iš esmės tai jau atskira nuo valdymo sistemos sistema.

Jos sudarytos iš servo valdiklio (stiprintuvo), ir servo variklio, kuris gali būti sinchroninis arba asinchroninis. Servo variklis turi įmontuotą enkoderį. Šios sistemos privalumas, kad grįžtamasis ryšys iš enkoderio yra pajungtas prie servo stiprintuvo. Taip servo stiprintuvas realiu laiku seka variklio rotoriaus padėtį ir pagal valdymo signalus iš valdymo sistemos pozicionuoja pavarą. Tokios pavaros yra labai greitos ir patikimos. Variklių konstrukcija labai paprasta, todėl jie yra labai ilgaamžiai, ir nereikalauja praktiškai jokio aptarnavimo. Didžiąją pavos kainos dalį sudaro servo stiprintuvas, nes jis yra elektroniškai sudėtingas.

 

Sistemos su kintamos srovės AC servo pavara funkcinė schema:

VS-valdymo sistema

ST-servo stiprintuvas

M-sinchroninis arba asinchroninis variklis

C-enkoderis