現在、彫刻機は徐々に様々な産業にとって不可欠な専門ツールとなっています。様々な生産産業において、高性能な可変周波数コントローラとサーボ駆動装置を組み合わせたCNC技術の発展と応用により、CNC彫刻機は今日の彫刻業界で主流の構成となっています。CNC彫刻機の主な伝動システムは、主に無段階変速を採用しています。無機可変速度システムには、主に可変周波数スピンドルシステムとサーボスピンドルシステムの2種類があります。可変周波数ドライブはコストパフォーマンスが高いため、工作機械に広く使用されています。スピンドルシステムはCNC彫刻機の重要なコンポーネントであり、その性能はCNC彫刻機全体の性能に決定的な影響を与えます。スピンドルシステムの心臓部である周波数変換器は、不可欠なキーコンポーネントです。この記事では、CNC彫刻機のスピンドル駆動システムにおけるDongli Kechuang CT100シリーズ周波数変換器の応用について紹介します。
CNC彫刻機の電気制御原理の紹介
CNC彫刻機の電気制御システムの構成
CNC彫刻機の電気制御システムは、主にCNC数値制御システム、スピンドル位置決めシステム、スピンドル回転システムの3つの部分で構成されています。各部分の機能は次のとおりです。
CNC数値制御システム：パターンの設計とレイアウトは、コンピュータに設定された専用の彫刻ソフトウェアによって実行されます。設計とレイアウトの情報はコンピュータを介して彫刻機のコントローラに送信され、コントローラはこれらの情報をパルス信号に変換し、ステッピングモーターまたはサーボモーターを駆動します。位置決めシステムは、位置決め用のパルス信号を受信することで、設計とレイアウトのパターンモデルを完成させます。
サーボ位置決めシステム：互いに直交する3軸を用いて、3次元空間における3軸位置決めを実現します。3組のサーボ位置決めシステムは、CNC数値制御システムからのパルス信号を受信し、X軸、Y軸、Z軸の彫刻と工具位置決めを行い、3次元空間におけるあらゆるサンプルモデルを完成させます。
スピンドル加工システム：サーボポジショニングシステムはパターンモデルのサンプリングを完了し、対応するサンプリング位置で対応する彫刻作業を完了することで、CNC数値制御システムの彫刻対象物のレイアウトが完成します。そのため、彫刻作業を完了するにはスピンドルの高速回転が必要です。彫刻材料の種類や彫刻精度の違いにより、回転システムには柔軟な速度調整機能が必要です。
彫刻機スピンドル加工システム用周波数変換器の制御要件
周波数変換器システムの性能要件
（１）速度範囲が広く、運転速度は一般に0～24000r/minである。
（２）全速度範囲内での速度変動が小さい。
（３）低速トルクが大きく、低速切断を保証できる。
（４）加速時間、減速時間はできるだけ短くするようにしてください。
周波数変換器システムの機能要件
（１）制御モードは、広い速度範囲、弱い磁気特性、良好な走行安定性などの制御要件に適応するためにV/F制御として選択される。
（２）端末制御スタートストップ、遠隔スタートストップと前進・後進切り替えを実現。
（３）アナログ設定動作周波数、0～10VDC電圧出力が可能。
（４）速度範囲は０～２４００ｒ／ｍｉｎであり、周波数変換器の動作周波数は０～４００Hz（二次高速モータ）に変換される。
（5）加減速時間は短く、通常3～5秒以内です。運転速度が高いため、ブレーキ装置付きの周波数変換器が必要です。
（6）スピンドル故障時にシステムをタイムリーに保護するために障害出力信号が必要である。障害が解決されたときにリモートリセットと再起動を確実にするために障害リセット信号が必要である。
周波数変換器の始動停止方法は端子始動停止です。つまり、CNC数値制御システムのデジタル入力端子を使用してDI1 / DI2コマンドを周波数変換器に与え、スピンドルモーターの始動停止と正逆切り替えを実現します。緊急システム障害が発生した場合に機械的損傷を回避するために急ブレーキが必要になる可能性があることを考慮して、DI3を端子として緊急停止機能を実装しています。周波数変換器の故障信号はプログラマブルリレー端子を介して出力され、システムは故障信号を受信して、周波数変換器の故障時に誤操作による機械的損傷を回避します。故障がクリアされた後、リセット端子を介して故障ロックを解除できます。システム速度調整方法は、数値制御システムのデジタルからアナログへの変換です。周波数変換器は、数値制御システムから0〜10Vの電圧信号を周波数信号として受信し、彫刻速度を自動的に調整します。
技術的特徴
◆ 正確なモータパラメータの自己学習：回転または静止モータパラメータの正確な自己学習、簡単なデバッグ、簡単な操作、より高い制御精度と応答速度を提供します。
ベクトル化V/F制御：自動ステータ電圧降下補償およびスリップ補償により、VF制御モードにおいても優れた低周波高トルクおよびトルク動的応答を確保
◆ ソフトウェア電流・電圧制限機能：優れた電圧・電流制限機能により、主要な制御パラメータを効果的に制限し、インバータの故障リスクを軽減します。
◆ 複数のブレーキモード: 複数のブレーキモードを提供し、安定した、正確で迅速なシステムシャットダウンを実現します。
◆ 強力な環境適応性：全体的な過熱点が高く、独立した空気ダクト設計、厚い三層塗装処理により、工作機械業界の金属粉や重油汚染の高い状況に適しています。
◆ 速度追従再始動機能：衝撃を与えずに回転モーターのスムーズな始動を実現
◆自動電圧調整機能：グリッド電圧が変化しても、一定の出力電圧を自動的に維持できます。
包括的な障害保護：過電流、過電圧、低電圧、過熱、位相欠落、過負荷などの保護機能
結論
CNC 彫刻機のスピンドル駆動部分はシンプルに見えるかもしれませんが、実際には、高い高周波速度、大きな低周波出力、および厳しい動作環境により、周波数変換器の性能と安定性は厳密にテストされています。