Люфт шагового двигателя и сервоприводов. Имитация.
Для точного прогнозирования люфта существует несколько параметров, которые вы можете задать:
Если вы уже ознакомлены с концепциями шаговых двигателей, сервоприводов, люфта, замкнутого и разомкнутого циклов работы, то наверняка знаете, что люфт является негативным фактором, а замкнутые системы или сервоприводы гораздо более эффективны по сравнению с системами на основе разомкнутого контура или шагового двигателя для ЧПУ. Но как именно и почему это так? Насколько критичен люфт в реальной эксплуатации? Что произойдет, если выбрать систему с открытым контуром и шаговым двигателем с высоким люфтом?
Для ответа на эти вопросы я создал симулятор в Excel, который поможет вам разобраться в этих концепциях. Модель таблицы проста и предполагает, что вы хотите, чтобы станок вырезал круг. Круг выбран потому, что его сложность в изменении направления осей делает его идеальным тестом.
Если хотите попробовать модель, загрузите её здесь. Примеры и выводы приведены ниже, если вы не хотите самостоятельно разбираться с симуляцией.
Чтобы понять, какие значения вводить, прочтите материал о уменьшении люфта на ЧПУ станках!
Вот параметры, которые вы можете задать:
— Диаметр круга в дюймах. Я предпочитаю круги диаметром 1 дюйм или меньше, так как ошибки лучше видны на графиках.
— Люфт по осям X и Y в дюймах. Введите величину люфта в вашей системе. Для определения значения люфта ознакомьтесь со Словарем ЧПУ.
— % ошибок: круг моделируется как 360 управляемых движений. % Ошибок указывает, сколько из этих перемещений будут игнорироваться из-за потерянных шагов или других проблем. Сервосистемы способны компенсировать потерянные шаги, в то время как шаговые двигатели теряют шаги без возможности восстановления.
— Скорость захвата сервопривода — это мера того, какая часть ошибки устраняется на каждом этапе. Если ввести «4», будет устранена 1/4 ошибки на каждом шаге.
Модель таблицы сегментирована столбцами, чередующимися синим и желтым цветом:
— Управляемая позиция: идеализированные координаты X и Y, куда должна перемещаться машина.
— Ошибки оси: ошибки оси вычисляются при возникновении случайной ошибки и пропуске шага. Следующее заданное перемещение выполняется относительно предыдущей позиции.
— Шаговый двигатель без люфта: показывает результат работы шагового двигателя без люфта. Столбцы показывают, где остановилась машина и отклонения от заданной позиции.
— Идеальный двигатель с люфтом: результат работы идеального двигателя с люфтом. Ошибки люфта возникают при изменении направления оси.
— Шаговый двигатель с люфтом: суммирует эффекты потерянных шагов и люфта. Результат может быть очень негативным.
— Сервопривод без люфта: показывает, как система с замкнутым контуром исправляет ошибки.
Максимальное отклонение — это мера того, насколько модель отклоняется от идеала в худшем случае.
На вкладке «Графики» представлены визуализации процесса:
— Командная фигура: идеальный круг.
— Commanded + Backlash: показывает характерные «ушки» люфта при описании круга.
Вы видите, что маленькие синие «ушки» являются результатом люфта. 0,020″ — значительное значение, но не редкость.
— Шаговый двигатель без люфта: показывает эффект потерянных шагов. Например, с потерей шага 2%:
Проблема в том, что потерянные шаги не восстанавливаются, ошибки накапливаются, что приводит к браку деталей или авариям.
— Шаговый двигатель с люфтом:
Люфт вызывает серьезные проблемы, если система имеет большой люфт и работает без обратной связи.
— Сервоприводы без люфта: сравнение сервопривода и шагового двигателя без люфта.
Шаговый двигатель без люфта значительно отклоняется от заданной позиции из-за потерянных шагов. Сервосистема компенсирует ошибки и возвращается в исходное положение.
Таким образом, можно сделать вывод, что применение сервосистемы предпочтительнее.
«`
