新时达运控客户案例

Sigriner辛格林纳伺服之数控火焰切割机应用

返回列表 来源: 发布日期: 2021.06.07

摘要:火焰切割(Flame Cutting)是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢,是钢板粗加工的一种常用方式。数控技术引入火焰切割,实现了切割全过程的自动化,显著地提高了钢板下料的切割质量(尺寸幅度和切口质量,可代替部分机械加工),生产效率高(连续切割、多枪切割)和材料利用率高(套裁下料) 。SIGRINER辛格林纳交流伺服系统源自德国,深耕亚洲。凭借着高精度、高响应速度、自整定等优点被越来越多的应用到工业控制领域。本文主要介绍SIGRINER辛格林纳 Ω6 脉冲型伺服在数控火焰切割机的应用。

关键字:数控火焰切割;Flame Cutting Machine;Ω6脉冲伺服;SIGRINER;辛格林纳;

一、数控火焰切割机介绍

     数控火焰切割机(Flame cutting machine)就是用数字程序驱动机床运动,搭载火焰切割系统,使用数控系统来控制火焰切割系统的开关,对钢板等金属材料进行切割。数控火焰切割机主要由火焰切割系统、机床本体、和运动控制系统(数控系统+伺服系统)组成。

001

             图 1  数控火焰切割机床外观

1所示,数控火焰切割设备一般采用龙门式设计,按照笛卡尔三维坐标系设定,一共有X/Y/Z三个方向的进给轴,其中Y方向的进给轴采用两套伺服驱动系统带动横梁进行前后直线进给,X轴采用一套伺服驱动系统带动火焰割炬在横梁上进行左右直线运动,X/Y轴均采用齿轮齿条传动,控制方式为位置控制,整机运行速度0-8m/min。Z轴通过一套伺服驱动系统带动切割机头完成上下运动,传动机构为滚珠丝杆。数控+伺服系统控制横、纵向的运动合成为割炬的运动轨迹, 也就是所要切割的工件的形状。

火焰切割系统利用乙炔丙烷、液化气、焦炉煤气、天然气等燃气配氧气进行金属材料切割。割炬是进行火焰切割的主要工具。


002

               图 2 火焰割炬

切割加工流程如下所示:

003

3 火焰割炬

二、系统配置

运动控制系统主要由数控系统、伺服驱动器、伺服电机组成。如下图所示:


004

                                                                                         4系统配置图

伺服系统配置清单如表1所示:

005


方案特点

如下图所示,数控火焰切割机相对一般自动化设备应用场景比较恶劣,现场有大量金属粉尘、电气干扰源多。

006

                         图 5 火焰切割机使用现场

另一方面,数控火焰切割设备技术、工艺比较成熟,迭代比较慢,客户对设备使用寿命期望比较长(10~20年)。恶劣的使用环境加上较长的使用年限要求使得火焰切割机床对伺服系统的稳定性、耐久性和抗干扰能力要求比较高。

本次方案采用辛格林纳 Ω6s-AP系列脉冲交流伺服系统,针对恶劣的使用环境提供了全面的安全防护:
l 产品通过CE认证,符合欧美市场相关设备安全要求。
l 独立的散热风道+温度监控系统+加厚UV图层,抵御高温、高湿、导电粉尘多等恶劣环境。
l 通过HASS和HALT实验中的300多项严苛测试,面对多种严酷环境依然运行稳定。
l 内嵌黑匣子,实时监控运行状态,诊断潜在风险,适时维护更安心。

除了坚韧耐用的品质,Ω6s-AP系列脉冲交流伺服系统还具有以下特点:
l 速度环带宽3.5kHz;
l 动力强劲,可轻松应对115%持续负载过载率,350%瞬时过载;
l Ω6s-AP系列伺服龙门同步控制功能,在此双Y轴结构应用中游刃有余,充分发挥功效。
l 惯量在线辨识+参数在线自整定,轻松应对30倍惯量比,节省90%设备调试时间

006


                                                                                  图 6 龙门控制原理图


resource/images/7bfcdef3220049139a416040329a6df1_86.png

                                                                           图 7 Ω6交流伺服系统


四、调试过程:

■ 按照接线说明正常接线,给驱动器供正常电压220V),驱动器前面板无报警;

■ 电机匹配参数正常或电机识别正常;

■ 通过上位机软件试运转能正常动作;

■ 设定基本参数:(写入后断电重启)

■ 使用控制器发脉冲控制电机动作,抓取波形分析定位精度;

根据波形合理调整前馈,速度环,位置环比例增益,最终测得波形如下,响应时间和过冲量均在理想范围内,加工产品达到客户要求。

009

                                                    图8  调试波形


注:一般调整时,非龙门机构可以使用完全自整定功能,完全自整定步骤为:


010

五、方案总结

Ω6s-AP系列伺服驱动器以其较高的性价比、高响应性、高精度以及易用性等优点被广泛应用于通用的工业控制场合,除了此次分享的数控火焰切割机的应用效果得到客户认可之外,还在工业机器人、雕刻机、LED分光机等领域都得到了良好的应用效果和一致的用户好评。辛格林纳以驱动控制为核心整合相关接口设备,提供整体自动化控制解决方案,满足了各个细分行业客户提品质、扩产能、降成本的需求。


咨询热线

021-31026318