Встав на путь инновационного развития, Россия оказалась перед настоятельной необходимостью глобального совершенствования национальной промышленности. Однако этому препятствует целый ряд обстоятельств, главным из которых является стремительно устаревающее оборудование. Так, например, по словам гендиректора Госкорпорации «Ростехнологии» и руководителя «Союза машиностроителей России» Сергея Чемезова, износ основных фондов на предприятиях и в организациях большинства отраслей отечественной промышленности на сегодня превысил 60%.
Причем в обновлении преимущественно нуждается их активная часть — станки различного назначения и иное производственное оборудование, обновление которых по-прежнему остается одной из важнейших задач для российских промышленников.
С упором на модернизацию
Но замена станков — не только ответственный шаг, от которого напрямую зависят перспективы дальнейшего развития компании, это еще и весьма сложный процесс, на который оказывает влияние целый ряд сдерживающих факторов. Одним из основных здесь по-прежнему является достаточно высокая стоимость новых станков, предлагаемых российскими и зарубежными производителями.
Так, например, средняя отпускная цена российских компаний на некоторые категории станков, по данным Федеральной службы государственной статистики, за 2006-2008 годы выросла не менее чем в 1,49 раза. Не отстают от своих российских коллег и зарубежные производители.
В результате на сегодня в России эксплуатируется недостаточно эффективно или вовсе простаивает огромное количество устаревших металлообрабатывающих станков — токарные, фрезерные, расточные и др. У одних — утрачена электроника, другие — с приводами постоянного тока — уже устарели по всем параметрам, а еще на многих — сильно изношены элементы механической трансмиссии привода (ШВП или рейки и шестерни), что привело к значительному ухудшению точностных характеристик.
При этом в особенно тяжелой ситуации оказались небольшие компании, не имеющие достаточно средств для закупки нового станочного оборудования.
В итоге предприятия все более активно применяют иной метод технического перевооружения — восстановление или модернизацию станочного парка. Последняя, например, по сравнению с заменой станков на новые, требует значительно меньше времени и обходится компании примерно на 30-40% дешевле. К тому же у руководства не возникает необходимости в организации кардинальной переподготовки операторов для работы на новом оборудовании.
Основными составными элементами такой модернизации являются замена на станке системы приводов, состоящей из сервомотора (мотор с датчиком обратной связи), частотного преобразователя (сервоусилитель) и редуктора (планетарный высокоточный редуктор) для приводов подач, а также установка стойки ЧПУ.
Необходимо особо отметить, что сам процесс модернизации станка, несмотря на кажущуюся простоту и малый масштаб производимых работ, должен проводиться обдуманно и с учетом ряда важных требований, без соблюдения которых весь комплекс работ превратится в пустую трату времени, финансовых и человеческих ресурсов. На основе анализа результатов модернизации станочного парка промышленных предприятий можно сделать вывод о том, что современный станочный привод должен удовлетворять следующим требованиям:
- иметь широкий диапазон регулирования по скорости,
- обеспечивать необходимый момент во всем диапазоне регулирования,
- отличаться плавностью движения, особенно на низких скоростях,
- осуществлять выдачу сигналов датчика обратной связи (энкодера) на ЧПУ для замыкания контура положения,
- предоставлять оператору удобный инструмент для настройки регулятора скорости привода подачи.
Реализация указанных требований позволит существенно повысить эффективность работы модернизируемого станка и, в конечном итоге, приведет к росту качества выпускаемой предприятием продукции и повышению ее конкурентоспособности.
Рыночное разнообразие
В настоящее время на российском рынке работает достаточно большое количество компаний, специализирующихся на проведении ремонта и модернизации станков с использованием современных частотно-регулируемых сервоприводов и систем числового программного управления. Кроме того, зачастую модернизации подвергаются также и механические узлы станков. Используются прецизионные ШВП, рейки и направляющие качения.
Тем не менее, как представляется, в настоящее время самым востребованным и популярным среди потребителей решением является все же применение частотно-регулируемых сервоприводов на основе асинхронных двигателей. Этому способствует весьма высокая насыщенность рынка станочного привода, на котором потенциальным заказчикам предлагается великое множество частотно-регулируемых приводов европейского, азиатского или американского производства.
По оценкам ведущих экспертов отрасли, наиболее перспективным направлением модернизации станочного парка предприятия сегодня является применение так называемого комплектного привода, который полностью отвечает всем вышеизложенным требованиям.
Комплектный привод - это готовый набор привода оси (главного движения, привод подач), включающий в себя двигатель, управление к нему и все необходимые компоненты для установки, программирования и эксплуатации.
В том числе данный вариант позволяет в полной мере удовлетворить таким требованиям, предъявляемым обычно к программе модернизации станочного привода, как сохранение в целом без изменений органов управления станком и минимизация времени простоя станка в период пуско-наладочных работ.
Сразу отметим, что далеко не все предложения производителей и поставщиков по комплектным приводам удовлетворяют строгим требованиям отечественных заказчиков, предъявляемым ими к модернизации своего станочного парка. Ведь здесь важно достичь оптимального сочетания требуемых эксплуатационных характеристик, необходимых для применения в станках, и доступной цены.
Одним из наиболее привлекательных по критерию «стоимость-эффективность» является вариант комплектного привода, предлагаемый в настоящее время компанией «Сервотехника», отмечающей в этом году 10-летний юбилей своей деятельности и имеющей богатый опыт сотрудничества с целым рядом российских предприятий, занимающихся построением станков и их модернизацией. Данный комплектный привод, на наш взгляд, максимально приближен к требованиям подавляющего большинства российских потребителей, подходит для применения в ходе модернизации станочного оборудования и для использования в серийных изделиях, а также имеет высокую надежность и доступен по цене.
Сервомотор ST - уникальное предложение
Всестороннее и тщательное изучение приводов и систем управления различных производителей мирового уровня наряду с их практическим применением в процессе реализации своих проектов позволяет специалистам «Сервотехники» наиболее оптимально оценивать положительные и отрицательные стороны привода той или иной марки.
В результате, на основе многолетних наработок, инженерами компании для станочного оборудования был разработан специальный сервомотор ST (Сервотехника), который представляет собой асинхронный двигатель в компактном квадратном корпусе со встроенным датчиком угла поворота (энкодером до 4096 имп./оборот), независимой сервовентиляцией, а также встроенным в обмотки двигателя термистором для защиты от перегрева.
Конструктивные особенности корпуса двигателя и размещенных в нем обмоток статора и сниженным значением индуктивности цепи намагничивания дают более высокий электромагнитный момент при работе во второй зоне. Это также обеспечивает более эффективный коэффициент энергоемкости (единица мощности, приходящаяся на единицу массы двигателя) и низкий момент инерции вала двигателя. Все это, наряду с возможностью обеспечения номинальной частоты вращения вала до 4000 об/мин и максимальной до 7000 об/мин, позволяет рассматриваемому сервомотору на протяжении вот уже более пяти лет твердо занимать лидирующие позиции на внутреннем российском рынке станочного оборудования и успешно выдерживать конкуренцию с аналогичной продукцией российских компаний-конкурентов.
Для управления двигателем используются преобразователи серии Unidrive SP производства компании Control Techniques (английские преобразователи от корпорации Emerson) или типа F5 Multi компании КЕВ.
Unidrive SP обладает аналоговым входом 17-битного разрешения, что позволяет обеспечивать диапазон регулирования до 2^16 при аналоговом управлении, или же до 2^31 при цифровом управлении через Sercos-интерфейс. Дискретность задания скоростной уставки составляет 0.1 об/мин.
Unidrive SP поддерживает следующие типы датчиков обратной связи высокого разрешения: sin/cos, EnDat, Hiperfice, SSI+sin/cos, а также сопрягается с собственной разработкой компании Control Techniques, включающей смонтированные в корпусе двигателя датчик ОС и процессор управления контурами тока и скорости. Процессор управления соединяется с приводом по протоколу SLM, время дискретизации для которого составляет 125 микросекунд. За счет малых длин линий от датчика ОС до устройства интерполяции сигнала достигается разрешающая способность до 8.3 миллиона импульсов за один оборот вала. Время дискретизации в контуре скорости преобразователя, в случае использования энкодеров сторонних производителей, составляет 250 микросекунд.
Unidrive SP обеспечивает два типа эмуляции сигнала обратной связи:
- аппаратный, доступный только для инкрементальных энкодеров,
- программный, позволяющий эмулировать заданное пользователем число импульсов при работе с энкодерами высокого разрешения.
При аппаратном способе эмуляции задержки между основным и эмулированным сигналом ОС составляют порядка 10 наносекунд, а при программном способе эмуляции — 250 микросекунд.
Также в поставляемый «Сервотехникой» комплект входят высокоточный редуктор Alpha с угловым зазором до 1', который обеспечивает снижение скорости и увеличение момента с минимальными механическими потерями, кабели управления для связи энкодера с преобразователем частоты и тормозной резистор, необходимый в режиме торможения для сжигания энергии.
Выгодный вариант
Одним из стартовых заказчиков комплектного привода, предлагаемого компанией «Сервотехника», стало хорошо известное в России, крупное промышленное предприятие — ОАО «Савеловский машиностроительный завод». Высокий уровень компетенции нашего партнера подтвержден семью десятилетиями успешной работы в сфере серийного выпуска металлорежущих станков.
В состав заказа вошли комплектный привод на оси подачи и привод главного движения для станков с ЧПУ. При этом следует особо подчеркнуть, что это был не спонтанный выбор, а взвешенное и обдуманное решение, принятое на основе результатов весьма «жесткого» испытания, в котором приняли участие аналогичные образцы других производителей.
В итоговом отчете по испытанию, в частности, утверждается: «использование асинхронных двигателей компании «Сервотехника» позволяет получить более динамичные механические характеристики и, как следствие этого, снизить статическое и динамическое рассогласование, получить меньшую контурную погрешность при обработке на станках с ЧПУ. Кроме того, при использовании полузамкнутого контура управления позицией (датчик обратной связи установлен на валу двигателя) существенно упрощается монтаж двигателя, так как нет необходимости разрабатывать узел крепления энкодера на валу двигателя (энкодер уже встроен в двигатель)».
По мнению специалистов «Савеловского машиностроительного завода», предприятию выгоднее приобретать именно комплектный привод, поскольку это позволяет сэкономить финансовые средства и получить от поставщика, то есть компании «Сервотехника», гарантию сроком на два года. А это, согласитесь, тоже немаловажно.
Кроме того, при серийных поставках ЗАО «Сервотехника» предоставляет своим заказчикам возможность сформировать склад на своей собственной территории, что позволяет клиенту избежать «затоваривания» его территории комплектными приводами и их компонентами.
Пакет услуг
Таким образом, сегодня компания «Сервотехника» имеет возможность предложить российским предприятиям комплексное, и в то же время весьма эффективное, решение приводной части станка, которое наилучшим образом удовлетворяет требованиям, предъявляемым к современному станочному приводу. Дополнительную привлекательность ему придает и наша бонусная программа — скидка в размере 5% на весь комплект.
К тому же, кроме самого привода наш заказчик получает целый ряд услуг, таких как программирование, техническое обслуживание, наладка оборудования, а также организация обучения специалистов компании-заказчика работе с этим оборудованием.
В последние годы «Сервотехника» значительно расширила свою номенклатурную базу, что потребовало увеличивать площадь складских помещений. И на данный момент у компании появилась реальная возможность постоянно держать определенное количество комплектов приводов на своем складе, что очень удобно и для заказчика — позволяет быстро осуществить работы по замене всего привода или какого-либо его элемента при соблюдении минимальных сроков.
