Syöttöakselin servokäyttöjärjestelmä (servojärjestelmä) on automaattinen ohjausjärjestelmä, joka ohjaa työstökoneen, kuten CNC-työstökoneen, asentoa tai kulmaa. Syöttöakselin servoissa käytettävä käyttömoottori vaatii nopeaa vastetta, tarkkaa paikannusta ja suurta hitausmomenttia. Sähkömekaanisissa järjestelmissä käytetyissä servomoottoreissa on suuret hitausmomentit, joten ne voidaan liittää suoraan mekaanisiin komponentteihin, kuten johtoruuveihin.
Syöttöakselin servot käyttävät erityistä pientä -inertiamoottoria korkean vastenopeuksien saavuttamiseksi. Tämän tyyppisillä moottoreilla on kuitenkin alhainen ylikuormituskapasiteetti ja se vaatii kiihdytys- ja hidastuslaitteita käytettäessä syöttöservojärjestelmissä.
Hitausmomentti heijastaa järjestelmän kiihtyvyysominaisuuksia. Servomoottoria valittaessa järjestelmän hitausmomentti ei saa ylittää kolmea kertaa moottorin hitausmomenttia. Moottoreita, joilla on suhteellisen suuri inertia ja joita käytetään usein yrityssovelluksissa, voidaan kutsua servo-ohjausmoottoreiksi.
Syöttöakselin servon perustoimintaperiaate ei tietenkään eroa tavallisen AC-DC-moottorin toimintaperiaatteesta. Tämän tyyppisen moottorin erityistä käyttöyksikköä kutsutaan servokäyttöyksiköksi, jota kutsutaan joskus yksinkertaisesti servokäyttömoduuliksi, joka sisältää tyypillisesti virta-, nopeus- ja/tai asennon suljetut silmukat.
Yleiskatsaus syöttöakselin servojärjestelmiin
Syöttöakselin servojärjestelmät käyttävät ohjattavina kohteina mekaanisia voimansiirtolaitteita ja moottoreita, joiden ytimessä on ohjain ja toimilaitteina tehoelektroniset muunnoslaitteet. Sähkökäyttöiset automaattiohjausjärjestelmät on koottu automaattiohjausteorian ohjauksessa.
Tämän tyyppinen järjestelmä ohjaa moottorin vääntömomenttia, nopeutta ja kulmaa muuntaen sähköenergian mekaaniseksi energiaksi liikkuvien koneiden liikevaatimusten saavuttamiseksi. CNC-työstökoneissa servojärjestelmä vastaanottaa siirtymäsuunnan ja nopeuden CNC-työstökonejärjestelmästä. Muuntamisen, säädön ja jalostuksen jälkeen moottori ja mekaaninen voimansiirtomekanismi käyttävät työstökoneen koordinaattiakseleita, karaa jne. ja käyttävät työpöytää ja työkalutolppaa. Akselien yhdistämisen kautta työkalu tuottaa erilaisia monimutkaisia mekaanisia liikkeitä suhteessa työkappaleeseen ja työstää siten käyttäjän vaatimia monimutkaisia työkappaleen muotoja.
CNC-työstökoneen toimilaitteena servojärjestelmä yhdistää tehoelektroniikkalaitteet, ohjaus-, käyttö- ja suojatoiminnot. Digitaalisen pulssinleveysmodulaatiotekniikan, erikoismoottorimateriaalitekniikan, mikroelektroniikkatekniikan ja nykyaikaisen ohjaustekniikan kehittymisen myötä se on läpikäynyt kehitysprosessin askelmoottoreista tasavirtamoottoreiksi ja sitten AC-moottoreiksi. CNC-työstökoneissa on monenlaisia servojärjestelmiä. Tässä artikkelissa analysoidaan syöttöakselin servojärjestelmien rakennetta ja yksinkertaista luokittelua, keskustellaan lyhyesti niiden nykyisestä teknologisesta tilasta ja kehitystrendeistä.
Syöttöakselin servojärjestelmien rakenne ja luokitus
Perusrakenteellisesta näkökulmasta servojärjestelmä koostuu pääosin kolmesta osasta: säätimestä, voimansiirtoyksiköstä ja takaisinkytkentäyksiköstä sekä moottorista. Säädin säätää säätösuuretta CNC-järjestelmän annetun arvon ja takaisinkytkentäyksikön havaitseman todellisen käyttöarvon välisen eron perusteella. Tehoohjain järjestelmän pääkäyttöpiirinä syöttää tehoa moottoriin, säätää virransyöttöä vakiojännitteestä moottoriin ja käyttää konetta tehonsyötön mukaan.
Pääkomponentit vaihtelevat suuresti, ja mikä tahansa muutos missä tahansa komponentissa voi muodostaa erilaisia servojärjestelmiä. Esimerkiksi käyttömoottorin tyypin perusteella ne voidaan jakaa DC-servoon ja AC-servoon; ohjaimen toteutustavan perusteella ne voidaan jakaa analogisiin servo- ja digitaalisiin servoihin; ohjaimen suljettujen silmukoiden lukumäärän perusteella ne voidaan jakaa digitaalisiin servoihin. Se voidaan jakaa edelleen avoimen-silmukan ohjausjärjestelmiin, yhden-silmukan ohjausjärjestelmiin, kaksois-silmukan ohjausjärjestelmiin ja moni-silmukan ohjausjärjestelmiin.
Mitä tulee syöttöakselin servojärjestelmien käyttöön CNC-työstökoneissa, servojärjestelmät jaetaan erilaisten työstökoneiden voimansiirtomekanismeihin perustuen syöttöservojärjestelmiin ja karaservojärjestelmiin. Tämän jälkeen eri servojärjestelmien tekniset ominaisuudet analysoidaan muiden tekijöiden perusteella.
Syöttöservojärjestelmien nykytila ja tulevaisuuden näkymät
Syöttöservot ohjaavat CNC-työstökoneen koordinaattiakseleita luoden liikkeitä, jotka vaikuttavat leikkaussyötön suuntaan.
Siksi tarvitaan syöttöservoja koordinaattiakselien nopeuden nopeaan säätämiseen ja niiden sijainnin tarkkaan ohjaamiseen. Ne edellyttävät laajaa nopeusaluetta, suurta siirtymätarkkuutta, hyvää vakautta ja nopeaa dynaamista vastetta. Järjestelmässä käytetyn moottorin perusteella syöttöservot voidaan luokitella stepperservoihin, DC-servoihin, AC-servoihin ja lineaarisiin servoihin.