Aplicación del servosistema AC
Los servosistemas de CA modernos se utilizaron por primera vez en campos aeroespaciales y militares, como artillería y control de radar. Ingresando poco a poco al ámbito industrial y ámbito civil. Las aplicaciones industriales incluyen principalmente máquinas herramienta CNC de alta precisión, robots y otra maquinaria CNC generalizada, como maquinaria textil, maquinaria de impresión, maquinaria de embalaje, equipos médicos, equipos semiconductores, maquinaria postal, maquinaria metalúrgica, líneas de montaje automatizadas, diversos equipos especiales, etc. . Entre ellas, las industrias con mayor consumo de servo son: máquinas herramienta, envasado de alimentos, textiles, semiconductores electrónicos, plásticos, maquinaria de impresión y caucho, con un total de más de 75.
Se ha convertido en un estándar utilizar servomotores sin escobillas de imán permanente en lugar de motores paso a paso para la alimentación en máquinas herramienta CNC, y algunos productos de alta gama han comenzado a utilizar servosistemas lineales de CA de imán permanente. También se ha convertido en un tema candente el uso de un servo de CA de imán permanente de alta velocidad en lugar de un variador de frecuencia asíncrono en la transmisión del husillo para mejorar la eficiencia y la velocidad. Desde la década de 1990, países de Europa, Estados Unidos y Japón han estado compitiendo para desarrollar y aplicar una nueva generación de máquinas herramienta CNC de alta velocidad. La velocidad de rotación de la unidad de husillo eléctrico de alta velocidad está entre 30.000 rpm y 100.000 rpm. La velocidad de avance del banco de trabajo alcanza los 100 m/min o incluso los 200 m cuando la resolución es de 1 μm/min o superior, cuando la resolución es de 0,1 μs, por encima de 24 m/min. Las máquinas herramienta CNC actuales destacan las características de alta velocidad, alta precisión, alta dinámica y alta rigidez. Los requisitos para el sistema de posicionamiento incluyen: velocidad de posicionamiento y velocidad de avance de corte de contorno; precisión de posicionamiento y precisión de corte de contorno de interferencia externa; estabilidad bajo. La satisfacción de estos requisitos depende principalmente de las características estáticas y dinámicas del servosistema. Hemos visto la aplicación generalizada de servosistemas domésticos, como los productos de Guangshu, en máquinas herramienta CNC económicas. Sin embargo, el uso de servosistemas domésticos en máquinas herramienta CNC de gama media y alta todavía enfrenta dificultades. El rendimiento también es un aspecto importante. Como la estabilidad y la fiabilidad, tal vez el efecto de la marca, también son obstáculos difíciles de superar en poco tiempo.
En el campo de la robótica se han utilizado ampliamente los servosistemas de imanes permanentes sin escobillas. Los robots industriales tienen múltiples grados de libertad y cada robot industrial requiere más de 10 motores. Actualmente, hay más de 1 millón de robots industriales en todo el mundo y la demanda de robots crece más de un 30% anualmente. El servosistema utilizado por los robots industriales en el mundo es un sistema dedicado con integración multieje, modularidad, estructura especial de disipación de calor, método de control especial y requisitos de confiabilidad extremadamente altos. Los gigantes robóticos internacionales tienen sus propios paquetes exclusivos de servosistemas, como Yaskawa, Panasonic y ABB. Existe una brecha nacional obvia a este respecto. Los fabricantes nacionales de robots industriales todavía utilizan servosistemas de CA importados estándar. Los servosistemas nacionales están aún más lejos de ingresar al campo de los robots industriales de apoyo. Sin embargo, también hemos visto que en algunos campos de robots especiales, como los robots antiterroristas y a prueba de explosiones, los robots de socorro en casos de desastres mineros y otros robots móviles livianos, se utilizan microsistemas servo domésticos sin escobillas basados en una fuente de alimentación de CC de bajo voltaje. Por ejemplo, la serie Hummingbird de Hollysys Motor ha tenido éxito. Por supuesto, en el campo más amplio de los robots, no sólo se necesitan servomotores de CA, sino también otros micromotores especiales, como servomotores de CC, motores lineales, generadores de tacómetro, transformadores rotativos, motores de torsión, etc.
La proporción actual de aplicaciones servo en la industria textil es muy baja, pero será una de las industrias importantes donde se utilizará servo AC en grandes cantidades en el futuro. Han pasado 15 años desde principios de la década de 1990 y el progreso tecnológico en la industria textil se ha basado principalmente en la conversión de frecuencia y el PLC. Solo una pequeña cantidad de maquinaria textil adopta servotecnología de alta gama para mejorar la precisión y la eficiencia. Actualmente, existen cardadoras de alta gama, manuares con nivelación automática, nuevas mecheras, hilanderías CNC, urdidoras seccionales y máquinas dimensionadoras. Las máquinas, máquinas de serigrafía de jardín y otros equipos aplican servo CA. Los telares sin lanzadera han comenzado a utilizar salida y recogida electrónicas con servo de CA, y los sistemas servo también se utilizan en equipos de impresión y teñido. El volumen anual de servo de estos equipos es de aproximadamente 20.000 a 30.000 juegos, y casi todos son productos importados, como Lenze, Danaher, Siemens y Baumuller, así como Mitsubishi y Panasonic.
El precio es el principal factor que restringe la popularización generalizada de los servos de CA. Aunque los productos nacionales tienen ciertas ventajas competitivas en cuanto a precio, son deficientes en indicadores de rendimiento, confiabilidad y adaptabilidad ambiental. También necesitan mejorar su marca, servicio, tiempo de entrega, etc. Mejora continua en aspectos. En los dos aspectos siguientes, podemos ver los casos exitosos de los fabricantes de servos nacionales. Uno es el de las máquinas de coser industriales. En los últimos años, los servocontroladores nacionales han reemplazado gradualmente a las marcas taiwanesas y otras importadas y se han convertido en la corriente principal del mercado. motores de costo, simples Con codificadores de bajo número de líneas, así como control y accionamiento integrados, marcas nacionales como Shanghai Baumax han logrado el éxito después de resolver la estabilidad de lotes. Con una producción anual de cientos de miles de unidades, este puede ser el mercado más grande para servoaccionamientos de gama baja en los próximos años. Otro ejemplo de desarrollo innovador estrechamente integrado con las necesidades del usuario es el sistema de control de la máquina bobinadora desarrollado por Hollysys Electric. La "máquina bobinadora" es un equipo de proceso de precisión que pertenece al proceso previo al tejido. Enrolla diversas sedas naturales en bobinas columnares, en forma de pagoda y de doble punta de diversas especificaciones para teñir, urdir, tejer y otros procesos posteriores. La empresa hace pleno uso de sus tecnologías integrales en paso a paso, sin escobillas, servo, control de movimiento, comunicación de red, etc., y a través de una estrecha cooperación con el grupo de maquinaria textil más grande del país, ha desarrollado con éxito un sistema de control de máquina bobinadora de precisión, el núcleo. de los cuales es el uso de un servomotor transversal altamente dinámico y la tecnología de bobinado digital que reemplazan la transmisión mecánica tradicional para lograr un solo husillo y la digitalización. Cada husillo está conectado mediante bus CAN, que es un modelo para la aplicación de tecnología sin eje. La exitosa investigación y desarrollo de este producto refleja plenamente la competitividad de los fabricantes nacionales y abre una nueva forma para que los fabricantes nacionales de servos participen en la competencia del mercado.
La aplicación de la tecnología de transmisión sin eje (eje electrónico) en las prensas de impresión también es el foco de atención de las empresas de impresión y los fabricantes de maquinaria a nivel mundial. La transmisión sin eje utiliza múltiples servomotores independientes para reemplazar la cadena de transmisión mecánica tradicional. Los servoaccionamientos dependen de un bus de campo de alta velocidad para comunicarse, y el software garantiza que cada servoeje mantenga una sincronización estricta con el eje electrónico digital virtual interno. El uso de la tecnología de transmisión sin eje ofrece la mejor solución para la producción y fabricación de máquinas de impresión y la revolución de servicios de la industria de la impresión. Actualmente, el 50% de las máquinas de impresión por huecograbado en Europa utilizan tecnología sin eje, y más del 30% en Japón también la utilizan. él. Otras máquinas que utilizan transmisión sin eje incluyen máquinas de impresión web, máquinas de impresión flexográfica, máquinas de barnizado, máquinas de estampado en caliente, máquinas troqueladoras y otros tipos de equipos de impresión. Los principales proveedores de soluciones de servocontrol en este campo son Bosch Rexroth y Lenze de Alemania, Sumitomo de Japón y B&R de Austria. En la actualidad, sólo unos pocos fabricantes nacionales, como Beiren y Songde, están desarrollando prensas de impresión con transmisión sin eje. Los indicadores de rendimiento de algunas especificaciones se acercan al nivel internacional. Sin embargo, el servosistema de transmisión por eje electrónico y el sistema de control de registro que utilizan son de Japón. Y los fabricantes nacionales de servos relacionados todavía rara vez participan. Para cumplir con los requisitos de este campo, los sistemas de control y servo domésticos requieren niveles técnicos de alto nivel y un conocimiento profundo de esta industria. Parece que todavía queda un largo camino por recorrer.
En equipos de embalaje, el uso de servocontrol puede aumentar la producción por unidad de tiempo, mejorar la utilización de recursos, aumentar la adaptabilidad de la variedad y mejorar la calidad del producto. Por lo tanto, es sólo cuestión de tiempo antes de que el servo de CA se generalice. Utilizado en maquinaria de embalaje. Los engranajes electrónicos y las levas electrónicas que utilizan tecnología de servo digital reemplazarán a los componentes mecánicos tradicionales. A medida que los precios bajan, el costo se acerca gradualmente a las soluciones puramente mecánicas. Existe una empresa Elau en Europa que se especializa en el diseño y desarrollo de soluciones de control de movimiento y servodigitales para maquinaria de envasado. Es líder en equipos de envasado continuo a gran escala, pero no existe un proveedor de soluciones profesional de este tipo en China.
Las nuevas máquinas de tracción para ascensores que han aparecido en los últimos años utilizan servomotores síncronos de imanes permanentes para accionamiento directo sin engranajes, en sustitución de los accionamientos asíncronos de frecuencia variable, y tienen mayor precisión de control, características dinámicas, alta eficiencia y bajo nivel de ruido. , se ha convertido en un producto popular entre los principales fabricantes de ascensores nacionales e internacionales y ha promovido la revolución de la industria de los ascensores. Los fabricantes nacionales de ascensores, como Ningbo Shenling y Shenyang Bolint, han desarrollado sus propios productos de motores para máquinas de tracción, equipados con inversores de control vectorial o servoaccionamientos importados.