В современных фрезерно-гравировальных станках с ЧПУ из каталога fanuc, а также в оборудовании для плазменной резки для привода порталов и исполнительных узлов широко применяются шаговые двигатели и сервоприводы. Как сделать правильный выбор между ними? В статье рассмотрим устройство, принцип работы, отличия и критерии выбора этих типов приводов.

Устройство и принцип работы шагового привода

Шаговый привод состоит из синхронного электродвигателя и управляющего контроллера, который подает сигналы на обмотки двигателя в нужной последовательности, обеспечивая пошаговое вращение вала.

Шаговый двигатель преобразует управляющие сигналы в дискретные угловые перемещения вала. Обычно устройства выполняют от 100 до 400 шагов на один оборот, при угле одного шага от 0,9° до 3,6°. Состоит из статора с обмотками возбуждения, а также ротора с постоянными магнитами или обмотками.

При подаче напряжения на катушку статора ротор поворачивается на фиксированный угол. Чтобы добиться более плавного вращения и повысить количество шагов, возможно использование метода одновременного включения нескольких обмоток.

Среди недостатков отмечают:

• Невысокая скорость вращения.
• Возможность пропуска шагов при высокой нагрузке.
• Снижение крутящего момента при увеличении частоты вращения.
• Длительное время разгона.

Устройство и принцип работы сервопривода

Состоит из синхронный двигателя, контроллера управления, датчиков обратной связи, фиксирующих положение, скорость и момент на валу.

Работа сервопривода основана на следящей системе автоматического регулирования: управляющее устройство задает команду на перемещение, энкодер отслеживает положение и скорость ротора, передавая информацию обратно в контроллер. При несоответствии фактических и заданных параметров система корректирует работу двигателя до достижения требуемого результата.

Устройства могут работать в режимах поддержания постоянной скорости или момента, обеспечивая высокую динамику, точность при любых нагрузках.

К основным преимуществам относят:

• Исключительная точность позиционирования (до 0,002 мкм).
• Высокая скорость перемещения.
• Быстрая динамика разгона.
• Отсутствие потерь момента на высоких оборотах.
• Низкий уровень шума.

Главный недостаток — высокая стоимость и необходимость квалифицированной настройки.

Критерии выбора

При выборе учитывают следующие параметры:

• Производительность. Для оборудования, предназначенного для обработки твердых материалов или крупных заготовок, стоит выбирать сервоприводы. Для настольных станков, а также обработки мягких материалов подойдут шаговые двигатели.
• Эксплуатационные расходы. Обслуживание и настройка сервоприводов требуют высокой квалификации, больших затрат по сравнению с шаговыми двигателями.
• Точность. Для выполнения высокоточной обработки лучше установить сервоприводы.
• Бюджет проекта. При ограниченных средствах разумнее использовать шаговые двигатели.
• Уровень шума. Если важна тихая работа, предпочтение отдают сервоприводам.

Вывод

Выбор между устройствами должен базироваться на технических задачах, а также бюджете проекта. Сервоприводы обеспечивают высокую точность, скорость, надежность работы станков официального дилера Renishaw, но требуют больших вложений. Шаговые двигатели — это экономичное решение для менее требовательных проектов. Окончательный выбор следует делать, тщательно сопоставив требования к производительности и доступные ресурсы.