Выбор наиболее подходящего типа двигателя для упаковочного оборудования в значительной степени зависит от требуемой рабочей скорости, динамики управления грузами, точности и сложности применения. Однако в определенной степени выбор, конечно, определяется ценой.

Отличаясь простотой конструкции, двигатель постоянного тока (ДПТ) способен создавать высокоскоростной вращающий момент (в некоторых случаях - до 400 % вращательного момента обычных двигателей) на низких скоростях. В настоящее время существует тенденция к использованию их в механизмах и процессах, задействованных в упаковке, - например, в производстве бумаги, картона и упаковочных материалов. Но применение ДПТ в быстродействующих упаковочных системах ограничено.
Двигатели переменного тока устроены сложнее, но обладают рядом преимуществ, благодаря которым их применение растет. Кроме всего прочего, они легки в установке, эксплуатации и не требуют регулярного обслуживания.
Серводвигатели дают высокие уровни точности, регулярности и отлично подходят для высокоскоростного управления; они также способны к координированию и синхронизации многочисленных осей движения. Новые, более дешевые, серводвигатели все чаще воспринимаются как жизнеспособная альтернатива шаговым электродвигателям, кроме того, производительность и гибкость, которыми обладают серводвигатели, - замечательная компенсация за любую дополнительную стоимость.
Однако шаговые электродвигатели более способны к работе на высоких скоростях, и управление ими может производиться с более высокой точностью. В плане цены такой двигатель будет лучшим выбором.

 

Часто просто называемая "инвертором" или "ПТ-инверторным приводом", система приводов переменного тока исполняет две функции. В базовых условиях они преобразуют переменный ток в постоянный и обеспечивают нужное напряжение. Это, в свою очередь, воздействует на производственную мощность вращательного момента.
Принятие системы инвертора основано на простоте, надежности и низкой цене таких двигателей. Никаких щеток, переключателей или других частей, которые требуют регулярного обслуживания, да к тому же на высоких скоростях (до 2500 оборотов в минуту) ПТ вообще надежнее, чем двигатели постоянного тока.
Существуют определенные пределы в использовании стандартного двигателя переменного тока в некоторых низкоскоростных режимах, т. к. они не могут произвести полный вращающий момент на нулевой или низкой скорости. Однако, используя самую последнюю разработку, оснащенную кодирующим устройством обратной связи, эти ограничения можно преодолеть: такой двигатель способен произвести 100 % вращающего момента при нулевой скорости. В итоге, двигатели переменного тока оправдывают сложность своего устройства и все шире применяются в упаковочной промышленности.

 

Существуют три основных типа шаговых двигателей: переменный электромагнитный, постоянный электромагнитный и смешанный. Хотя, по сути, принцип действия у них общий - преобразование цифровых импульсов в механическое осевое вращение.
Шаговые системы чрезвычайно надежные, способны производить высокий вращающий момент на низких скоростях, экологически безопасны и стоят недорого. Работая на основе простой "разомкнутой" цепи контроля, шаговый двигатель не требует позиционных сигналов обратной связи от привода.
Главное неудобство - то, что на низких скоростях система часто резонирует, вращающий момент уменьшается при увеличении скорости. В динамических применениях, требующих серьезного ускорения, или там, где необходимо работать с разнокалиберными грузами, двигатель с "разомкнутой" цепью может "перетянуть" - и тогда его придется останавливать - или чересчур замедлить. Если это происходит, система теряет информацию об осевом положении двигателя, и должна быть заново установлена и возвращена в стартовое положение, чтобы восстановить надлежащий контроль. В критических ситуациях это может произойти некорректно, несмотря на полную совместимость двигателя с кодирующим устройством.

 

Сервосистемы разработаны главным образом для того, чтобы по определенной команде изменять скорость, положение или вращающий момент. Эта команда может поступать от внешней системы управления типа ПК или ПЛК, или непосредственно от сенсорного устройства на двигателе или грузе, которым управляют.
Преимущество серводвигателей - в их способности управлять высокоскоростными процессами с удивительной точностью. Однако это сложная система, требующая высокого уровня знаний, умения и программирования.

 

В прошлом многие двигатели переменного тока страдали из-за низкой мощности и неспособности обеспечить полный вращающий момент при нулевой скорости. В теперешней ситуации эти проблемы решаются при помощи разнообразных методов по улучшению действия на низких скоростях и позиционного контроля. Новые разработки в области электронных компонентов также усилили мощность двигателей инвертора переменного тока и скорости переключения.
Это позволяет проектировщикам формировать систему управления, используя только двигатели, которые в автономном состоянии могут работать и сами по себе, и обмениваться данными с другими внешними системами. Изготовители также работают над созданием сервосистем с новыми функциональными возможностями, улучшая конфигурацию и используя промышленное программирование и коммуникационные методы.
Однако эти усовершенствования требуют от пользователя хороших знаний прикладной механики и электроники, а также принципа работы программирующей техники. Особенно это важно в случае вычисления механических загрузок системы, т. к. двигатель должен соответствовать загрузке.
Простые догадки и ошибки, допущенные при перегрузке системы, могут быть чрезвычайно вредны и сказаться на цене. Многие производители двигателей теперь обеспечивают моделирование и загружают программное обеспечение сами, чтобы избежать подобных проблем. Существует также все более и более очевидная тенденция среди производителей систем управления процессом упаковки к объединению самой линии, а также блока контроля и операторского дисплея в одну общую единицу.
Эти контроллеры основаны на компьютерном управлении операционной системой в реальном времени - независимо от работы ОС Microsoft Windows - для всех быстродействующих операций управления движением и логического управления механизмами. Обычные системы упаковки на основе Windows производят большее количество операций, типа ввода данных и манипуляций с ними, вывода данных и осуществления внешних связей, за меньший промежуток времени.
Системы этого типа предлагают возможность производить быстрые замены, закладывая полные параметры установки механизма одной кнопкой на панели оператора, а также осуществляя IT-поддержку.
В то же самое время, проектировщики машин становятся менее ограничены в выборе способа контроля за производством при планировании системы управления.

 

Двигатели переменного тока широко применяются в упаковочных машинах. Конечно, им никогда "не догнать" серво, но в результате улучшения проектов и качества их исполнения используются они все активнее. Типичные применения таких двигателей включают:
1. Контроль состояния сети, в которой улучшенный вращательный момент предполагает плавное ускорение и замедление, это дает гарантию стабильной работы системы, в то время как возможности пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования используются, чтобы варьировать скорости колебания оси по отношению к общему объему обрабатываемого материала.
2. Конвейеры и оборудование типа стретч-упаковщиков, где необходима комбинация логического управления и управления скоростью работы системы. В таких ситуациях используются двигатели переменного тока со встроенными функциями программируемого логического контроллера.
Серводвигатели все чаще применяются для управления высокотехнологичными быстродействующими упаковочными машинами, чтобы заменить механическое вмешательство и синхронизировать работу многочисленных осей. Примеры включают вертикальные формовочно-фасовочно-упаковочные автоматы, фасовочно-упаковочные аппараты, поточную обертку и заполняющие механизмы.
Шаговые двигатели или недорогие сервомоторы, осуществляющие контроль при помощи последовательности импульсов, находят применение в пошаговогом упаковочном производстве. Например, в этикетировщиках традиционно использовалась комбинация дискового тормоза для управления аппликатором и двигателя постоянного тока для перемещения изделий на конвейер. Но такие системы оказались недостаточно эффективными для современного производства.
Сегодня изготовители этикетировщиков решает эту проблему, используя сервоприводы вместо дисковых тормозов и двигатели переменного тока для контроля за скоростью ввода изделий на конвейер. Такая комбинация является универсальной и способствует серьезному увеличению скорости и точности расположения этикетки на изделии.

 

 

 

 

По материалам
Machinery Update
Перевела
Елена Бекназарова