Serwonapędy i silniki krokowe czyli elementy sterowania maszyn CNC

Maszyny CNC są obecnie niezwykle cenione za możliwość szybkiej, precyzyjnej i powtarzalnej pracy. Dzięki nim obróbka jest niezwykle wygodna, dlatego wykorzystywane są na bardzo dużą skalę, szczególnie w przemyśle. Zastosowanie nowoczesnych elementów sterowania, takich jak serwonapędy oraz silniki krokowe, pozwala zwiększyć funkcjonalność maszyn CNC. Czym są serwonapędy i silniki krokowe oraz jakie są ich funkcje – o tym warto wiedzieć.  

Serwonapędy – funkcje i budowa

Serwonapędy stosowane są w nowoczesnej automatyce przemysłowej. Pozwalają na szybszą i dokładniejszą pracę różnego rodzaju maszyn. Sprawdzają się wszędzie tam, gdzie wymagana jest bardzo duża precyzja pracy. Składają się z silnika, sterownika oraz enkodera. Służą do pozycjonowania osi według złożonych parametrów ruchu, takich jak prędkość, przyspieszenie lub pozycja. Ruch osi możliwy jest dzięki pracy silnika elektrycznego korzystającego zazwyczaj z prądu przemiennego.

Stanowi on element wykonawczy i połączony jest ze sterownikiem odpowiadającym za generowanie wartości nastaw silnika. Z kolei informacja zwrotna zapewniona jest dzięki odpowiednim czujnikom w postaci enkodera czy też rezolwera, które służą do wykrywania aktualnej pozycji, prędkości obrotowej lub innej cechy elementu wykonawczego, a następnie przekazują ją do sterownika. Oznacza to, że całość pracy serwonapędu odbywa się w układzie zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego.

Zastosowanie serwonapędów

Sprawdzają się tam, gdzie istotne jest precyzyjne zajmowanie i zmiana pozycji, możliwości regulacyjne, a także bezproblemowa praca z dużymi oraz małymi prędkościami przez różnego typu mechanizmy. Wykorzystywane są jako element składowy precyzyjnych maszyn służących do frezowania, toczenia, wypalania, wyginania itd. Znajdują zastosowanie również w procesach pakowania i przenoszenia produktów oraz rozwijania i zwijania materiałów. Wykorzystywane są także w robotyce. Stanowią bardzo ważny element współczesnej automatyki przemysłowej. Posiadają wiele zastosowań dzięki swojej użyteczności oraz szerokim możliwościom. Warto jednak wybierać serwonapędy od dobrych producentów, ponieważ tylko precyzyjne i niezawodne sprzęty zagwarantują odpowiednią szybkość oraz jakość produkcji.    

Sprawdź również: Sterowniki maszyn CNC – rodzaje sterowań maszyn CNC

Silniki krokowe

Silniki krokowe charakteryzują się tym, że są zasilane ciągiem sterujących impulsów elektrycznych. Dzięki temu wirnik, zamiast ruchu ciągłego, za każdym razem wykonuje ruch o ustalony wcześniej kąt obrotu. Dlatego też nadaje się do ustalania precyzyjnej pozycji przy sterowaniu w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Silniki krokowe umożliwiają łatwe sterowanie drogi i prędkości obrotowej w zakresie do kilkuset obrotów na minutę, w zależności od parametrów danego silnika oraz sterownika.

Ich charakterystyczną cechą jest utrzymywanie rotora w zadanej pozycji. Mimo wielu zalet, tego typu silniki posiadają również słabe strony, wśród których jest spadek momentu następujący wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. Mogą ponadto pojawić się rezonansy mechaniczne. Warto więc pamiętać o tym, że silniki te nie powinny uzyskiwać wysokich prędkości obrotowych oraz dużych przyspieszeń. 

Działanie i zastosowanie silników krokowych

Silnik krokowy do sprawnego działania potrzebują sterowników zapewniających mikrokrok. Pozwala on na pozycjonowanie ze zwiększoną rozdzielczością i gładszą pracę samego silnikakrokowego. Program sterujący wysyła impulsy sterujące kroku i kierunku do sterownika silnika krokowego, a ten przekłada to na wyznaczony ruch silnika. Jednak pozycjonowanie odbywa się bez kontroli drogi przebytej przez silnik oraz kompensacji ewentualnych błędów, ponieważ sterowniki silników krokowych zazwyczaj nie obsługują enkoderów. Może więc dojść do zjawiska „gubienia kroków”, czyli wypadnięcia silnika z synchronizmu. Aby temu zapobiec, konieczne jest dobieranie silników krokowych z odpowiednim zapasem mocy bądź zakup sprzętu obsługującego enkodery.

Obecnie silniki krokowe można podzielić na trzy typy. W przemyśle oraz automatyce stosuje się silniki z magnesem trwałym, silniki o zmiennej reluktancji, a także silniki hybrydowe. W przypadku obrabiarek CNC stosowane są hybrydowe silniki krokowe o wysokim momencie oraz znacznej mocy. Wyróżnia je przede wszystkim pewność zachowania dużej mocy. Silniki krokowe stosowane są w automatyce, robotyce, urządzeniach pomiarowych, autach, ale przede wszystkich w maszynach CNC, takich jak drukarki 3D, frezarki, wypalarki oraz plotery.  

Oferta CS-Lab

W ofercie CS-Lab znajdują się serwonapędy i serwosilniki odpowiednie do maszyn CNC, które mogą być stosowane w przemyśle w bardzo szerokim zakresie. CS-Lab posiada duże doświadczenie w projektowaniu, programowaniu oraz opracowywaniu technologii produkcji aż po gotowe i skrupulatnie przetestowane urządzenia. Dzięki świetnym specjalistom, CS-Lab Electronic Laboratory podejmuje się wielu trudnych wyzwań z zakresu automatyki przemysłowej i CNC. Serwonapędy CS-Lab to nowoczesny sprzęt na którym można polegać. 

23 października 2019