Обзор проекта

В металлообработочной мастерской в Вэньчжоу, провинция Чжэцзян, Китай, вертикальная машина для резки латунных стержней обрабатывает латунные стержни малого диаметра в детали с точной резкой. Производственный процесс включает автоматическую подачу, позиционирование, зажим и абразивную резку с помощью абразивного круга. Хотя каждый цикл резки относительно прост, станок должен выполнять тысячи повторяющихся операций в течение восьмичасовой смены.

Для повышения стабильности резки, снижения механического воздействия и упрощения перехода производства FGI внедрила компактный привод FD200 Variable Frequency Drive в электрическую систему управления машиной. Модернизация заменила традиционную механическую регулировку скорости на непрерывно регулируемую скорость двигателя, обеспечив более гибкий контроль над процессами подачи и резки.

Это применение демонстрирует, как компактный привод FD200 с переменной частотой может улучшить эксплуатационные характеристики компактного металлообработочного оборудования без необходимости серьёзных модификаций существующего электрического корпуса.

1. Предыстория применения: сложности при резке латунных стержней

В Вэньчжоу, крупном заводе по производству металлических желез в провинции Чжэцзян, латунные детали обычно производятся с помощью высокочастотной резки и обработки.

Вертикальная латунная резкая машина в данном применении выполняет следующие производственные требования:

Машина состоит из пяти основных секций:

• Вертикальный бункер для материалов:Держит несколько латунных стержней и использует силу тяжести для автоматической подачи.

• Механизм подачи:Редукторный мотор приводит в движение вращающийся подающий диск для позиционирования отдельных стержней.

• Механизм зажима:Во время резки заготовку закрепляется винтовой или кулачковым механизмом.

• Режущий шпиндель:Высокоскоростной мотор приводит в движение тонкое абразивное колесо через ременную коробку передач.

• Система сброса:Собирает вырезанные латунные детали для последующей обработки.

Два мотора выполняют разные функции. Двигатель подачи определяет точность позиционирования и время производственного цикла, а шпиндельный двигатель обеспечивает механическую мощность, необходимую для резки.

В таком оборудовании особенно важны стабильная скорость мотора и оперативное запуск и остановка при запуске. Небольшие различия в скорости подачи или условиях резки могут влиять на размеры заготовки, качество кромки и общую стабильность производства.

2. Проблемы с оригинальной системой управления мотором

До модернизации машина использовала прямое запуск двигателя и механическую регулировку скорости ремня-шкива. Такое устройство имело ряд ограничений.

2.1 Высокий стартовый ток и механический удар

Прямой запуск асинхронного двигателя может генерировать стартовый ток в несколько раз выше номинального тока. Повторяющиеся запуски и остановка также создают дополнительную механическую нагрузку на приводной ремень, подшипники, шкивы и зажимный механизм.

Со временем эти условия могут способствовать проскальзыванию ремня, вибрации шпинделя и увеличению требований к обслуживанию.

2.2 Гибкость ограниченной регулировки скорости

При изменении размеров латунных стержней или спецификаций материалов операторам необходимо корректировать скорость резки под требования к обработке.

Изначальная механическая схема требовала отключения машины, снятия защитной крышки и замены ремня-шкива. Каждая корректировка могла занимать примерно 30 минут, что создавало ненужные простои для малосерийного и многоспециального производства.

2.3 Нестабильные условия резки при износе абразивного круга

По мере постепенного износа абразивного круга его внешний диаметр уменьшается. При постоянной скорости шпинделя линейная скорость резки также уменьшается.

Это может способствовать образованию заусенцев, неровным концам и отколонию краёв. Кроме того, естественная свободная остановка занимает несколько секунд, что ограничивает возможность сокращения производственных циклов.

Оригинальный электрический шкаф также в основном опирался на реле тепловой перегрузки. Её защитные возможности были ограничены при аномальных условиях, таких как заклинивание материала или абразивное засорение колёс.

Эти проблемы подчеркнули необходимость более гибкого решения для управления моторами.

3. Решение для модернизации компактного привода FGI FD200 с переменной частотой

Для устранения эксплуатационных ограничений в существующую систему управления электрическим управлением был интегрирован компактный привод FD200 FD200.

Модернизация ввела регулирование скорости с переменной частотой для системы подачи и режущего привода, сохранив при этом оригинальную структуру корпуса. Это позволило машине получить улучшенное управление мотором без необходимости масштабной механической или электрической реконструкции.

Основные параметры конфигурации и управления

Основные функции управления включают:

Работа на основе терминала:Команды запуска подключены к внешним кнопкам или ножным переключателям, поддерживая как одноцикличный, так и непрерывный режим резки.

Гибкая регулировка частоты:Операторы могут регулировать рабочую частоту через клавиатуру или аналоговый эталонный сигнал, чтобы учесть различные спецификации заготовки.

Управление V/F:Привод использует регулирование напряжения к частоте для обеспечения подходящих выходных характеристик двигателя во всех диапазонах рабочих скоростей.

Конфигурация параметров мотора:Информация о наименовании двигателя вводится в привод, чтобы сопоставить его выходные характеристики с подключённым двигателем.

После ввода в эксплуатацию оборудование работало примерно на частоте 23,7 Гц при зафиксированных условиях работы, что соответствует скорости двигателя примерно 690 об/мин.

4. Электрические измерения на месте и анализ производительности

Во время ввода в эксплуатацию электрические параметры постоянно контролировались для оценки рабочей устойчивости привода.

Измеренные результаты приведены ниже.

4.1 Использование нагрузки на мотор

Измеренный выходной ток составлял 1,3 А, по сравнению с установленным двигателем номинального тока 1,56 А.

Это составляет примерно 83% номинального тока, что указывает на то, что двигатель работал в пределах своего установленного тока при наблюдаемых условиях обрезания.

4.2 Стабильное напряжение шины постоянного тока

Измеренное напряжение шины постоянного тока оставалось в диапазоне от 517,6 В до 534,5 В.

Относительно узкое изменение напряжения указывает на стабильную работу шины постоянного тока во время зафиксированных процессов ускорения, замедления и резки.

4.3 Частотная характеристика при изменяющихся нагрузках

Рабочая частота колебалась от 19,40 Гц до 24,25 Гц по мере прохождения различных этапов производства, включая подачу, зажим и нарезку.

Зафиксированные измерения показали, что привод поддерживал стабильную работу без зарегистрированных срывов или защитных срабатываний во время контролируемого процесса.

Эти результаты показывают, что выбранные параметры управления V/F соответствовали наблюдаемым условиям работы.

5. Эксплуатационные преимущества после модернизации

Применение компактного привода FD200 с переменной частотой FGI улучшило регулировку скорости, поведение при запуске и остановке, постоянство резов и защиту оборудования.

5.1 Бесступенчатое регулирование скорости для различных производственных требований

С переменным управлением частотой операторы могут регулировать скорость двигателя, изменяя частоту, а не заменяя механические шкивы.

Процесс переключения, который ранее требовал примерно 30 минут механической настройки, теперь можно завершить за считанные секунды с помощью настройки частоты.

Это особенно полезно для производителей, работающих с несколькими спецификациями латунных стержней и небольшими партиями.

5.2 Мягкий старт и контролируемая остановка

Настройки ускорения и торможения в 2 секунды обеспечивают контролируемый запуск и остановка мотора.

Согласно отчету о применении, начальный ток был уменьшен примерно с 5–7 раз номинального тока при прямом старте до менее чем номинальный ток после модернизации.

Снижение стартового удара помогает минимизировать повторяющиеся механические нагрузки на ремни, подшипники и другие компоненты трансмиссии.

Контролируемое замедление также обеспечивает более предсказуемый процесс остановки, чем естественная свободная остановка.

5.3 Более стабильные условия резки

Регулируемая настройка частоты позволяет операторам компенсировать изменения диаметра абразивного круга и поддерживать более подходящие условия резки.

При примерно 23 Гц диск обеспечивает контролируемую работу на низких скоростях в условиях записанного применения. Когда абразивное колесо износится, его линейную скорость резки можно компенсировать регулировкой частоты двигателя в пределах допустимого рабочего диапазона.

Это помогает снизить различия в условиях резки и поддерживает улучшение качества кромки заготовки, включая меньше заусенцев, неровные грани концов и сколотые края.

5.4 Интегрированная защита двигателей для промышленных условий

Серия FD200 включает несколько защитных функций, включая:

• Защита от перегрузки

• Защита от перенапряжения

• Защита от недостаточного напряжения

• Защита от перегрузки двигателя

• Защита от перегрева

• Защита от фазовых потерь

Эти функции обеспечивают более комплексную электрическую защиту, чем оригинальное реле тепловой перегрузки.

Серия также оснащена независимой конструкцией воздуховода и платами с покрытием 3C3, что обеспечивает дополнительную защиту от загрязнения в промышленных условиях, связанных с металлической пылью и масляным туманом.

Для мастерских по обработке латуни эти конструктивные особенности помогают поддерживать надёжную работу в сложных условиях производства.

5.5 Компактный дизайн для модернизации существующего оборудования

FD200 Compact Variable Frequency Drive отличается экономией пространства конструкцией и поддерживает монтаж на рельсе или настенные установки.

Его компактные размеры делают его подходящим для интеграции в существующие электрические шкафы там, где места по установке ограничены.

Терминалы быстрого подключения упрощают проводку, а функции резервного копирования и восстановления параметров помогают сократить работы по запуску и обслуживанию.

Для производителей, желающих модернизировать существующее оборудование, это предоставляет практичный вариант модернизации без необходимости масштабной реконструкции шкафов.

6. Потенциал применения в металлургической и промышленной технике

Приложение для режки латунных стержней в Вэньчжоу демонстрирует ценность компактной технологии с переменной частотой в повторяющемся, высокочастотном промышленном производстве.

Заменив механическую регулировку скорости электронным управлением частотой, компактный привод FD200 Variable Frequency Drive от FGI обеспечивает более гибкую регулировку скорости, контролируемое запуск и остановку, а также интегрированную защиту мотора.

Помимо машин для резки латунных стержней, аналогичные требования к управлению можно найти в:

• Станки для резки металлических стержней и проволоки

• Небольшое оборудование для обработки металлов и обработки

• Автоматические системы подачи и обработки материалов

• Оборудование для изготовления крепежных элементов

• Оборудование для производства порошковой металлургии

• Компактные конвейерные и вспомогательные приводные системы

Для производителей машин и специалистов по модернизации оборудования серия FD200 предлагает компактное решение управления мотором для приложений, требующих гибкой регулировки скорости, стабильной работы и простой электрической интеграции.

Заключение

В операциях по резке латуни на высокой частоте небольшие улучшения управления мотором могут существенно повлиять на доступность оборудования, гибкость производства и стабильность обработки.

Успешное применение компактного привода FD200 с переменной частотой FGI в вертикальной машине для резки латунных стержней демонстрирует, как компактный инвертор может заменить традиционную механическую регулировку скорости, одновременно улучшая характеристики запуска двигателя и электрическую защиту.

Благодаря компактному дизайну, гибкому V/F управлению, интегрированным функциям защиты и удобной установке, серия FD200 предоставляет практическое решение для производителей металлообработочного оборудования и проектов по модернизации промышленного оборудования.

Хотите улучшить контроль скорости и устойчивость рабочего оборудования вашего промышленного оборудования? Свяжитесь с FGI, чтобы ознакомиться с компактным приводом FD200 с переменной частотой для вашего применения.