cnc-club.ru

Настоящий пост это мое представление участникам форума, если у Коллег будут вопросы готов ответить в меру своих знаний и компетенции или подключить специалистов.
Достался мне по случаю школьный токарный ТВ9. В порядок я его довольно быстро привел и станочек время от времени что-то точил. Но по доставшейся мне комплектации мои возможности были весьма ограничены, да и хотелось вспомнить свое ЧПУшное прошлое (10 лет инженером-электроником по ремонту станков с ЧПУ, 2Р135, ИР500, ИС800, системы 2П32, Бош, Фанук). Кроме того механика станка явно требовала переработки.
Тут по случаю на работе мы с энтузиастами-программистами решили попробовать дописать несколько модулей к новой нашей коммерческой программе управления тех процессом .
В результате со временем, через доработки получилась несколько усеченная, но вполне работоспособная система управления токарным станком. Механику станка так же серьезно переработал установив ШВП, установил прямой привод на шпиндель.
Сервоприводы на осях - ПЧ КЕВ, двигатели - переработанные асинхронки, контроллер ЧПУ - КЕВ С6 Лого, визуализация (тоже написана энтузиастами) на панели Ваинтек. ПЧ удалось собрать и горелок которых у нас в сервисе в избытке и настроены на работу от 1 фазы 220В, на асинхронниках кроме конструкторских доработок поставлены энкодеры ЛИР158, и вентиляторы опять таки с горелок КЕВ. Контроллер КЕВ Лого отобрал у программистов-энтузиастов, панель визуализации Ваинтек так же была списана у них ранее, у нее были проблемы с портами и питанием потому в коммерческие проекты она ни как не вписывалась. Впервые этот комплект был опробован на станке ТШ, даже показали его на какой то выставке для демонстрации возможностей Программы управления тех процессом.
https://youtu.be/CIIHfYAOkPQ
Программу электроавтоматики не писали так как на сегодня в этом нет необходимости, однако при необходимости С6 Лого способен выступить и в качестве контроллера электроавтоматики, тем более его возможностей с избытком хватает и дальнейшая разработка этого станка предполагает установку шести позиционной револьверной резцедержки.
Видео первой стружки
https://youtu.be/1Lju75iGYAg
Отладка, выход в исходное положение, скорости оч ограничены.
https://youtu.be/ZmbrSO9GfX8.
Фото первого варианта , впоследствии установлен более мощный ЭД на привод шпинделя и перемещен из под стола в пространство за передней бабкой.
Практически весь процесс модернизации описан мною тут - http://chipgu.ru/viewtopic.php?t=361
В дальнейшем я предполагаю установить на него револьверную резцедержку от ТПК125, в позицию второй резцедержки фрезерный уголок. Это позволит установить в нее (кроме всего прочего) кронштейн крепления второго шпинделя.
На сегодня написаны и отлажены циклы - многопроходного точения, многопроходного нарезания резьбы, линейная и круговая интерполяция, система выдает технологические команды на внешние реле - включения СОЖ, включение второго шпинделя (фрезерование, обсверливание деталей типа фланец, нарезание резьбы).
Вы спросите зачем изобретать велосипед, когда есть Матч, ЛинуксNC, ...
Во первых есть творческий зуд, во вторых компания КЕВ выпускает много оборудования и мы хотели максимально раскрыть и использовать возможности. В третьих коммерчески интересно дописав блоки к коммерческому ПО (управления тех процессом) получить более широкие его возможности. Специализированной в данном случае является программа визуализации. Связь между контроллером С6 и панелью Ваинтек организована по сети Ethernet, между контроллером С6 и сервоусилителями по EtherCAT. Система ЧПУ работает в режиме реального времени с тактом 1 мСек.
Должен сразу оговориться - это не коммерческий проект, тиражирование (аппаратное) очень дорого (я использовал горелки или высвободившееся выставочное оборудование - контроллер С6, двигатели). Кроме того ПО в наладке на станке требует присутствия программиста, так как нет привычной визуализированной среды парамметрирования ЧПУ, да в общем то и сейчас по ходу что то дописывается. В принципе этот комплект с некоторой доработкой можно установить и на 16К20.

Круто. Настоящий специалист на форуме, это очень замечательно!

Очень интересно как вы превратили асинхронники в сервоприводы. Обмотки не перематывали?

john1987887 писал(а):Очень интересно как вы превратили асинхронники в сервоприводы.

Приводы КЕВ умеют крутить практически любые моторы, но стоят...
Чтобы из асинхроника сделать серву, нужно на него приделать энкодер. Частотнки INVT так же крутят асинхроннные моторы как серву.

Только у асинхронника момент удержания просто никакой, не для всего подойдёт.

Магнитный ротор поставить можно

Тема переработки стандартного АЭД заняла меня, когда я работал на Владимирском электромоторном заводе. Мы искали новые рынки сбыта продукции завода и после анализа рынка было выявлено следующее:
1. Практически все заводы производящие ЭД для регулируемого привода оказались за границей.
2. Те заводы которые остались в РФ лежали на боку, имели ограниченную номенклатуру.
3. Регулируемые по частоте вращения АЭД были в номенклатуре ряда Российских заводов, но не выпускались.
4. Аппаратная реализация системы управления - Преобразователи частоты с появлением микропроцессорной техники стали достаточно доступны.
Не было только на ВЭМЗ опыта разработки, однако были энтузиасты. Посещение выставок, западных производств, собственные расчеы позволили начать работу. Руководил конструкторами один из корифеев Российской школы уже пожилой Кравчик Артем Эммануилович.
В качестве партнера была выбрана компания КЕВ(Германия) - производитель ПЧ и тормозов для станков, Хитачи для простых применений.
Теперь о ЭД.
Первые прикидки показывали, что стандартный ЭД в принципе (до частот в 80-90 Гц) может служить исходником но для работы необходимо:
1. Подшипники надо менять.
2. Дополнительная пропитка статорной обмотки.
3. Ротор перебалансировать по более высокому классу.
4. Обязательно устанавливать вентилятор принудительного охлаждения.
5. Менять конструкцию ротора, так как на обратный его конец надо навешивать датчик обратной связи (в большинстве случаев энкодер) и при необходимости устанавливать тормоз.

Не буду вдаваться в тонкости расчетов но объясню некоторые пункты.
1 Подшипники. Замена обусловлена рядом факторов.
1.1. На производстве серийных машин ставят ширпотреб дешевый низкокачественный, для точного привода не приемлемо. Иначе это ведет к повышенной вибрации.
1.2. Через определенное время в обычных подшипниках появляется шум как будьто песок насыпали. Выяснилось, то вихревые токи замыкаясь через подшипники создают микроразряды при движении шариков и разрывах цепи. Результат шарики все в оспинах. Подшипники на производстве меняли на вариант с изоляцией.
2. Дополнительная пропитка статора.
Необходимость этого мероприятия была выявлена в процессе испытаний ЭД. Спектр частот воздействующих на обмотку при питании ШИМ содержит кроме основной гармоники множество паразитных гармоник работающих исключительно на нагрев и вибрацию. Так вот, месяца через три ресурсных испытаний абсолютно у всех испытуемых ЭД начинает лезть вверх ток ХХ. Выяснилось - собственный лак и лак после первой пропитки потрескался и через микротрещины пошли утечки. Выход - обязательная дополнительная пропитка.
3. Перебалансирование ротора. Вообще это обязательно, так как это требования по вибрации. Кроме того в аврале завод может выбросить на сборку и плохо балансированный (аврал, план, конец месяца....) ротор.
4. Принудительная вентиляция. Расчеты, моделирование, испытания показывают при глубоком регулировании собственная крыльчатка не "сдувает" тепло поэтому нужно принудительно охлаждать, кроме всего конструкция должна иметь вариант не сдувающей вентиляции, а ввытягивающую. То есть станина в стакане вент узла (грубо говоря в трубе) и тепло затягивается вентилятороми выбрасывается назад. Этот вариант значительно эффективней типового, так как при обычном направлении потока воздуха (на ЭД) воздух "утыкается" в экодер и тормоз в результате воздушный поток гасится. Использование формователей потока воздуха - воронок сильно усложняет конструкцию. Так что установка вент узла требует полной переработки и доработки станины (фрезерование ребер - "оквадрачивание"). А так как в пространство между вентилятором и ЭД нужно установить тормоз и энкодер, разъемы то конструкция узла уже серьезная.
5. Энкодер или другие виды датчиков по понятным причинам определялись преобразователями частоты.
Теперь о АДЧР на коленках.
1. Подшипники оч рекомендую менять на СКФ или другие качественные. Вряд ли найдете токоизолированные, поэтому ждите скрипа и меняйте, не скоро но произойдет.
2. Пропитка лобовых частей статора - очень рекомендую, так как ЭД все равно разбирать, проверить качество укладки провода, бандажирования, где надо подтянуть бандаж, закрепить новым бандажом. Далее лобовые части обмотки капельным способом или кистью промазать лаком (не дать попадать в пространство где ротор, в крайнем случае почистить потом) и дать как следует высохнуть.
3. Пербалансировка ротора - надо проверять, в противном случае это сказывается на характеристиках мотора и Вы будете оч разочарованы. При необходимости искать где можно отбалансирловать.
Но делать балансировку надо после проточки ротора под энкодер. Как правило на станках малой и средней мощности приеняют ЛИР158 с муютой Ф10 мм, поэтому обратная сторона ротора (после подшипниковой шейки) укорачивается и протачивается под муфту в Ф9,95 мм. Провод энкодера выводят на разъем в коробку выводов (если есть место, или сажают разъем на станину рядом с коробкой выводов. При установке тормоза сначала крепят тормоз, а энкодер устанавливают поверх него.
4. Вентилятор сажают на кожух (внутрь или снаружи как Вам удобно), закрыв обязательно все отверстия не охвачиваемые корпусом вентилятора и удлиняют (при необходимости) кожух дополнительной обечайкой для того чтоб энкодер уместился внутрь кожуха.
Относительно механических характеристик ЭД. Вы можете все интересующие материалы получить у наших специалистов, адрес технического сайта http://www.keb-privod.ru/ там же есть контактные данные.
Спрашивайте, отвечу на вопрсы.

А что с экономикой при таком подходе? Двигатель получаем дешевле покупного серво, но что с драйвером?

В любом случае дешевле.
Для АДЧР на коленках-
1. Работы вы выполняете сами, если отдаете на сторону работа несложная и недорогая.
2. Энкодеры можно купить на спец сайтах за нестрашные деньги. 2-3 тр. Подшипники тоже недорогие.
3. Вентиляторы в избытке в старых запасах у всех.
Относительно драйвера - Преобразователя частоты, то тут надо смотреть на рекомендации , комплектацию характеристики которые дают производители. Например КЕВ не имеет в большинстве случаев в базе плат обратной связи. Так как вариантов датчиков прорва и иметь спец инвертеры под каждый тип датчика не правильно. Просто Вы докупаете к базовому ПЧ плату обратной связи под Ваш тип датчика.
В любом случае анализ который мы делали показывает - стоимость серводвигателя на базе асинхронного в разы меньше, а электроника приблизительно одного порядка, может даже подешевле ПЧ чем сервоусилители.

19bvn58 писал(а):В любом случае дешевле.

Смотря как сравнивать. Серва Дельта 2квт(мотор+привод+кабеля) с доставкой стоит около 1000баксов.
Сколько стоит ПЧ КЕВ на 2квт + плата + энкодер + 2квт мотор асинхронный если новье покупать? К КЕВ энкодер на сколько макс импульсов можно прикрутить?

aftaev писал(а):Смотря как сравнивать. Серва Дельта 2квт(мотор+привод+кабеля) с доставкой стоит около 1000баксов.

Китай еще дешевле, почти в 2 раза

Давно понятно, что асинхронники для сервоприводов плохо подходят.
Но старания и результаты очень похвальные!

Уважаемые коллеги, я не буду втягиваться в спор об асинхронниках и сервосистемах. Асинхронный ЧРП есть и широко применяется в том числе и на станках с ЧПУ, не только привод главного движения но и на осях. Я использую такой вариант в большинстве случаев уже 22 года (с момента начала руководства ВЭМЗ-Спектр), и ни кого не пытаюсь в свою веру обратить. Одни из последних испытаний были проведены на новом заводе в Ульяновске на DMG Mori. Результат клиента не просто удовлетворил.
Если у кого то есть конкретные вопросы - задавайте. Если кому то нужно будет провести испытания под конкретную задачу, проверить динамику, можно смоделировать программу на наших стендах.
На этом диспут считаю законченным.

К КЕВ энкодер на сколько макс импульсов можно прикрутить?
В принципе можно и 10 т импульсов на оборот, но в ПЧ идёт учетверение и датчик 2500 импульсов позволяет иметь 1 имп=1 микрона
Относительно Китайской техники. Я абсолютно согласен что они делают достойный продукт при хорошем качестве. Цена однозначно привлекает. Но мы работаем с КЕВ и имеем очень хорошие отношения которые дают отличные перспективы, в том числе и слокализацией производства, владением интеллектуальной собственности, взаимодействием специалистов, обменом информацией и специалистами.
Далее по поводу подходит/не подходит - это вопрос компетентности, владения и умения использовать знания. У нас нет проблем с адаптацией АЧРП к задачам с высокой динамикой, низкими скоростями, удержанием 0 скорости.
Мы открыты для любого инженера интересующегося асинхронной техникой, а вот далее получив реальную инфу Вы уже принимаете решение пригодности или нет такого привода.