Расчёт сервопривода ШВП для станков.

[Sabahs]

Когда двигатель напрямую передаёт момент лучше внутренний датчик ОС, а если есть передачи, то на выходе, хотя, когда стоят оптические линейки непосредственно на передвигаемом органе станка, точность выше.

[Kirilius83]

то на выходе, хотя, когда стоят оптические линейки непосредственно на передвигаемом органе станка, точность выше.

Кстати, а сталкивались с дерганием узла при подключении линейки? А если отключить - пропадает.

[Sabahs]

Неправильно настроенный привод, плюс километровые люфты, раскачают любую систему. Сталкивался, когда фаза отваливается. 

[Kirilius83]

Какого порядка люфты? сотки, десятки?
Ведь не всегда люфт полностью устраним, всегда есть еще и упругий люфт. На небольших станках он незначителен, а вот на крупных запросто может достигать несколько соток.
Я как-то пытался выяснить, а какой люфт допустим вообще, в каких пределах его можно скомпенсировать, но так и не нашел толком ничего, кроме слухов про 0,1 мм...

А вообще, интересно, при работе от датчиков двигателя (непосредственно на ШВП, или через фирменный безлюфтовый редуктор), нормально в требования ГОСТ по точности уложится, или проблематично?
У нас всегда линейки ставят, ибо привыкли, но вроде как с ними сложнее привод настроить, и линейки покупать надо. Вот и интеерсно, получится обеспечить точность +-0,01 мм или нет...

[Sabahs]

Вообще станки с ЧПУ проверяют на тех. точность, есть проверка точности перемещения с помощью лазера.
На стойке Балтсистем, пробовал компенсировать люфт в 0.74 мм, при разгоне торможении начинает заводится привод, особенно когда перемещение меньше люфта, вызвали слесарей, они долго не хотели идти, хотя косяк был ихний, в тоге механический люфт скомпенсировали до 0.2 мм механикой (станку 30 без капитального ремонта), остальное компенсирует ЧПУ.

[СВ]

 Результаты работы по сервоприводу (как чужие ошибки, на которых нужно учиться).
Рассчитал параметры передачи и двигателя, подобрал двигатель; оказалось, что в сравнении со старой конструкцией убрали редуктор с i=6. Поставили, проверили: двигатель без проблем "таскает" шлифбабку вверх/вниз. И только в конце всех работ выяснился интереснейший нюанс: серводвигатель не может держать бабку на месте (несмотря на червячный редуктор с i=20, т.е. с самоторможением) - ток удержания превышал максимально допустимый (раза в два) и привод отключался. Пришлось добавить дополнительную передачу с i=3 и только тогда проблема ушла. Кто бы - из не специалистов - мог подумать, что такое будет!

[sanyabin]

вопрос не специалиста, так получается что червяк крутился? Даже при самоторможении?

[СВ]

 Червяк не крутился. Если выключить двигатель, весь механизм будет оставаться на месте (как и должно быть при таком червячном редукторе). Проблем не будет и при  выключенном асинхроннике. Совсем другое дело серводвигатель: он имеет систему управления, завязанную на встроенный в серводвигатель датчик положения и при остановке двигатель потребляет энергию. Сам внутренний, так сказать, процесс не представляю, но внешние его проявления именно такие - ток удержания больше тока для движения.

[Ё]

 1) Парни, давайте вы чЁтко разделите двигатели по типам: асинхронные; коллекторные ( чаще всего: постоянного тока ); шаговые ( разновидность синхронных двигателей ). Их моментные характеристики и способы управления ими совершенно разные!
2) Насколько я понял, чаще всего вы ведЁте речь об АСИНХРОННОМ частотно-регулируемом приводе. Там имеют место быть нюансы, связанные с индуктивным сопротивлением электро-механической системы асинхронного двигателя Изначально электромагнитная система АД рассчитана на вполне опред. частоту питающего напряжения: 50 либо 60Гц. В в результате "интегрирования" в электро-магнитной системе АД  серии КОРОТКИХ импульсов напряжения РАЗЛИЧНОЙ продолжительности от ШИМ-контроллера получается результирующий переменный ток определЁнной частоты и амплитуды. ( Частота следования КОРОТКИХ импульсов обычно постоянна и зависит от мощности ШИМ-контроллера и уровня его ЭЛЕМЕНТНОЙ базы ( диапазон значений от сотен до 15-20 тыс.Гц, отсюда - "свист" и "зудение". "Мицубиши" несколько лет тому хвасталась, что придумала, как устранить... ), а напряжение соответствует ВЫПРЯМЛЕННОМУ напряжению питающей сети -220В, 380В и более. ) Всё бы ничего, но ещЁ из школьного курса физики известно, что индуктивное сопротивление прямо пропорционально ЧАСТОТЕ тока! В результате: если на АД подаЁтся напр. с частотой меньшей, чем НОМИНАЛЬНАЯ для данного АД, то приходится УМЕНЬШАТЬ напряжение чтобы не перегревать двигатель. К этому добавляется ухудшенное охлаждение при пониженной частоте вращения. Считается, что при частоте, большей 20-30Гц , мощность АД можно считать НОМИНАЛЬНОЙ. Если ниже - то в "букварях" к ШИМ- контроллерам даются рекомендации по поправкам. Нижняя частота ШИМ-контроллеров для АД обычно составляет 2Гц. При такой частоте подаваемое напр. становится достаточно малым. В результате АД развивает недостаточный момент. В алгоритм формирования ШИМ вводятся различные ПРОГРАММИРУЕМЫЕ поправки для повышения напряжения в зависимости от характера нагрузки на валу АД.
При частоте питающего напр. выше номинальной для данного АД повышенное индуктивное сопротивление приводит к уменьшению тока через обмотки АД. Следовательно: пропорционально падает кр. момент. При попытке разгона АД выше 2-х номиналов кр. момента может не хватить даже для холостого хода. Т.е. нужно "убрать" часть витков из обмотки АД. Но тогда будет "оппа" при низкой частоте...

По теории частотного привода завтра посмотрю, что есть у меня в шкафах. А вот по силовой электронике, задействованной в ШИМ-контроллерах, вне конкуренции: Б.Ю.СемЁнов. "Силовая электроника"

3) То, что замеряется "клещами" на проводе, идущем к ЭД, является полным током фазы. Т.е.: это сумма активного и реактивного токов. Активная часть "крутит", а реактивная - "греет".

[СВ]

1) Парни, давайте вы чЁтко разделите двигатели по типам: асинхронные; коллекторные ( чаще всего: постоянного тока ); шаговые ( разновидность синхронных двигателей ). Их моментные характеристики и способы управления ими совершенно разные!
...

Всё бы ничего, да не освещён СЕРВОПРИВОД и СЕРВОДВИГАТЕЛЬ (к примеру: http://dmotor.ru/; https://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%E5%F0%E2%EE%EF%F0%E8%E2%EE%E4) (в частности применённый в конкретном приводе http://saa.su/product/ecmae11310fs/).  Их моментные характеристики и способы управления ими, как скрупулёзно подмечено, совершенно разные.

[Kirilius83]

А при проектировании учитывались потери в червячном редукторе? Единственно, что мне в голову приходит: червяк, в отличии от цилиндричек, работает с трением скольжения. А трение покоя соответственно выше, + эффект прилипания при остановке. В результате момент страгивания заметно выше, чем момент движения. Так же в системе есть и упругие деформации. В результате двигатель чуть докрутить, но не докручивается??? А то, что двигать двигает узел - так двигатель допускает кратковременную перегрузку в 3 раза, видимо для пуска этого хватает, а при удержании перегрузка в 2 раза, но длительно - вот и перегревается. Но это все теория... Может там просто в червячном редукторе пара перенатянута, или подшипники?
Интересно бы посчитать соотношение моментов инерции: ротора двигателя, приведенной (через передаточное) всего узла вместе с ШВП и прочими элементами, и самого червяка - вдруг там что-то сильно массивное, и допустим ротору тяжело просто начинать вращать валы.

вопрос не специалиста, так получается что червяк крутился? Даже при самоторможении?

Кстати, бывает и так. Для однозаходных при удержании не замечал, а вот во время торможения (когда ток  выключили) червяк не очень-то тормозит, как и любой винт, выбег иногда значительный получается: ток-то хоть и отрубили, но червяк уже раскручен и уже скользит, и вся система валов по инерции некторое время вращается, да и узел её двигает своей инерцией. В частности, на больших токарно-карусельных ползун вниз с ускоренного перемещения может выбегать  5..10 мм, хотя перемещается обычным винтом скольжения с трапецеидальный однозаходной резьбой. Да и вправо-влево тоже выбег в миллиметры. В общем, червяк хоть и удерживает на месте, но тормозить при остановке он фиговенько)
А вот трехзаходный червяк может и вообще не самотормозящим быть, сталкивался: механизм суммирования в подаче через червяк, на самом червяке специально предусмотрена тормозная муфта: иначе электродвигатель ускоренного хода вращает этот червяк через колесо, а узел стоит на месте. Муфту включишь - червяк затормозится и остановит колесо, узел поехал)))

Имейте ввиду - ШВП (винты на шариках) не обладают свойством самоторможения вообще, нехватает там трения!!! И при демонтаже двигателей вертикальных подач узел падает вниз, необходимо его фиксировать или что-то подкладывать. Не то что бы камнем падает, но до 8..15 м/мин разогнаться может, был как-то опыт с каруселью, благо брусок подложен был и ползун летел всего 100..200 мм)))

[СВ]

 Всё верно, кроме одного - рассуждения эти относятся к движению, к страгиванию, но не к "стоянию на месте".
Подробности.
Были изготовлены (точнее - модернизированы) 3 станка, и на всех одна и та же картина - перегрузка двигателя при "стоянии". Была попытка исключить упругие деформации и залипание в трансмиссии - чтобы снять доп. нагрузку с серводвигателя: узел, к примеру, перемещался вверх, останавливался, а затем двигатель отрабатывал немного вниз, на несколько соток (пробовались различные величины), т.е. нагрузка как бы "ложилась" на червяк, а не на двигатель; нагрузка действительно уменьшалась (на одном станке - до нормы по току), но проблема не снялась.

[Kirilius83]

Так а сам процесс "стояния на месте" как происходит? Привод по датчику (какому кстати, на движке или внешнему?) видит что узел пытается уползти, и подает ток на обмотки, для нагружения в нужную сторону. Всеравно это перемещения, просто очень малых величин. Ток ведь всеравно создает вращающий момент в определенную сторону, а не стопорит вал...
Может быть, дело вообще не в идеальных настройках, слишком большой чувствительности - попытка привода выдержать позицию слишком точно, механике жесткости уже начинает не хватать. Ведь упругие деформации в механизмах запросто могут быть в пару микрон, а это датчик уже будет видеть отчетливо.

[СВ]

 Датчик - внутренний.
Пробовали различные настройки, не получалось.
Если картина выглядит так, как Вы предполагаете (а мы в чём-то склонны согласиться), то всё равно решение будет тем же, что и у нас - поднять момент, либо через редуктор, либо более моментным двигателем.

[Ё]

По серводвигателю (всё, о чём меня просвятили):

Васильич! Если Вас "просвящали" в Ростове ( Вы там ссылку даёте ), то: "НЕ СМЕШИТЕ МОИ КОПЫТА!" Не ищите ничЁ толкового южнее Воронежа! Была раньше хорошая школа по вентильному приводу в Новочеркасске, связанная с НЭВЗом... А счас откуда ей взяться? ( Гадом буду, как-то месяцев 8 "бодал" пол-Ростова: нужен мне был позарез наипростейший индикатор ПЕРЕГРУЗКИ АД! А в г.Дмитрове ( пос. ДеденЁво ) на ДЭМЗ замечательный ЭЛЕКТРОМЕХАНИК Анатолий Ефимыч Пашечкин за 2 часа ПРИДУМАЛ и СДЕЛАЛ макетный образец из 4-х банальнейших деталей и нескольких витков провода! В том же Ростове есть Д(е)Г(е)Т(е)У-у-у с каф. ( примерно ) "Приборы, пиводы и т.п.": в начале "нулевых" с "пузырением" пытались сделать свой "частотник"... Важные такие: "Заплатите за информацию!" Какая там, нахрен, информация у вас, ребята? Давно не виделись: мож чЁ-то и сделали, наконец, пора б уже! )

С Пашечкиным - это, кстати, ИДЕЯ! Что-то, связанное с двигателями для станочных приводов, в "добрые времена" на ДЭМЗе делалось. ( Сомнительно, чтоб сам завод ещЁ остался... )

Теперь по перегрузке двигателя в Вашем случае: вся проблема, скорей всего, из-за отсутствия САМОТОРМОЖЕНИЯ в червячном редукторе. Поэтому привод вынужден, получая инфу от датчика положения, постоянно "поддЁргивать" двигатель. Ротор двигателя с ПОСТОЯННЫМИ магнитами ( обычно ) и без подачи напряжения способен удерживать своЁ положение: такая у него "физика".

По САМОТОРМОЖЕНИЮ: передаточное число червячного редуктора само по себе НЕ ЯВЛЯЕТСЯ критерием самоторможения! Самоторможение зависит от УГЛА ПОДЪЁМА витка на червяке: делая червяк "толще" ( больший коэф. q ) можно уменьшить угол подъЁма и добиться самоторможения.

[СВ]

 1. Ссылка дана на двигатель, а не на Ростов.
2. Датчик, повторю, внутри двигателя и таким образом рассогласование невозможно.
3. Самоторможение есть, т.к. шлифбабка никогда самопроизвольно не опускалась. И не имеет права опускаться - в станочных приводах вертикальных подач.  Какое именно "качество" у этого самоторможения - не знаю, может на пределе, а может и с запасом, второе скорее, судя по червяку.
4. Редуктор уже готовый и переделке не подлежит.
5. Зовут меня Яковлев Сергей Васильевич (СВ, понятное дело, сокращение для удобства общения).

[Kirilius83]

Понятно, что редуктор решает. Но интересно же до истины докопаться))))
Кстати, от двигателей это тоже может зависеть. Не от типа, а от производителя - конструкции немного разнятся. Вообще-то не шарю в электрике, но у наших электриков с сименсовскими приводами проблем на ползучих скоростях, да и вообще с наладкой было чуть меньше, чем с китайскими. Но там много факторов...

По САМОТОРМОЖЕНИЮ: передаточное число червячного редуктора само по себе НЕ ЯВЛЯЕТСЯ критерием самоторможения! Самоторможение зависит от УГЛА ПОДЪЁМА витка на червяке: делая червяк "толще" ( больший коэф. q ) можно уменьшить угол подъЁма и добиться самоторможения.

О передаточном отношении никто и не говорил. Строго говоря - да, от угла зависит. Но чаще всего однозаходные червяки обладают самоторможением, поэтому в общем можно считать что однозаходные червяки - самотормозящие. Это как с резьбой - строго говоря там тоже от угла зависит, но стандартные резьбы - самотормозящие)))

[Ё]

1. Ссылка дана на двигатель, а не на Ростов.
2. Датчик, повторю, внутри двигателя и таким образом рассогласование невозможно.
....

1. Сами пройдите по ссылке.
2. А вот здесь-то и надо искать! Дискретность положений ротора, разрядность энкодера, контроллер, алгоритм управления контроллером. Чудес-то не бывает: если бабка без привода не опускалась. Самый простой вариант: контроллер не отрабатывает дробные шаги и двигатель скачет "вокруг да около". Либо контроллер плох, либо неправильно выбраны программные настройки.
Говорите, рассогласование невозможно? В "глобальной экономике" всЁ возможно! "Лейбла" из одного места, продукт из "диаметрально противоположного". И не надейтесь на помощь "торгашей", поставивших вам привод: у них одна забота - "навялить"!

Ну, если бабка ползЁт, то пусть электрик смотрит: идут ли импульсы на двигатель? Пусть "отрубит" двигатель. Пусть электрик при этом "смотрит" импульсы от энкодера: их не должно быть!

[Ё]

Понятно, что редуктор решает. Но интересно же до истины докопаться))))
.....

О передаточном отношении никто и не говорил. Строго говоря - да, от угла зависит. Но чаще всего однозаходные червяки обладают самоторможением, поэтому в общем можно считать что однозаходные червяки - самотормозящие. Это как с резьбой - строго говоря там тоже от угла зависит, но стандартные резьбы - самотормозящие)))

1. СВ приводил пер. число черв. ред. 20!
2. Поднакопился у меня маленький музейчик. Один из экспонатов: молочный сепаратор немецкого производства 1953г. С ручным приводом, естественно... Конечная передача в нЁм: червячная ОДНОЗАХОДНАЯ! ( Сепаратор, кстати, в отличном рабочем состоянии! )

Внимательней надо быть, юноша!

  P.S.: для молодых интересна, пожалуй, будет такая книжечка: Д.В.Свечарник, "Электрические машины непосредственного привода", М., "Энергоатомиздат",1988

ЕщЁ интересная в плане изложения книга: И.М.Постников, "Электрические машины", краткий курс;"Госэнергоиздат", 1960

[Алхимик]

Сергей Васильевич чего вы не обратили внимание на слова Kirilius83:

Привод по датчику (какому кстати, на движке или внешнему?) видит что узел пытается уползти, и подает ток на обмотки, для нагружения в нужную сторону. Всеравно это перемещения, просто очень малых величин. Ток ведь всеравно создает вращающий момент в определенную сторону, а не стопорит вал...

Вот вы говорите что без привода (наверное без двигателя) бабка стоит, так же бабка стоит после того когда вы поставили доп. редуктор, а он в свою очередь должен менять величину которая доходит до датчика на двигателе, тем самым уменьшив чувствительность.

Хотя я могу ошибатся... но для проверки чисто теоретически бабка то стоит на месте, но может до датчика доходит перемещение величиной его чувствительности, если возможно проверить величину этого люфта и сравнить с чувствительностью датчика, то можно найти причину.