Czy laser może być i szybki, i dokładny?

W miarę jak popyt na wycinarki laserowe się zwiększał, okazało się, że lasery światłowodowe potrafią wycinać tak szybko, że ograniczeniem się okazuje nie laser i to, co tnie, tylko system sterowania, konkretniej układ sterowania, który porusza głowicą.

Okazuje się, że wycinarki mogłyby ciąć szybciej, ale systemy sterowania nie nadążają. Co to znaczy, że nie nadążają? Systemy sterowania, które są stosowane obecnie w maszynach, zostały opracowane 50 lat temu. Procesory były prymitywne, bardzo wolne. Żeby w ogóle kilkadziesiąt lat temu dało się taki system sterowania zrobić, trzeba było zastosować mnóstwo kompromisów. One, niestety, przetrwały do dziś. Jednym z takich kompromisów jest uchybowy system sterowania. Uchybowy system sterowania czy też nadążny system sterowania to pewna zasada działania takiego systemu. Polega na tym, że prędkość napędu jest wyliczana z uchybu, czyli ze spóźnienia współrzędnej osi za interpolatora. Interpolator to jest komputer sterujący ruchami maszyny, wewnątrz maszyny. To, co widzimy – operatora stojącego przy ekranie komputera – to system sterowania i interfejs użytkownika. Natomiast ruchami maszyny steruje osobny procesor, tzw. interpolator. Steruje on serwonapędami, natomiast serwonapędy spóźniają się za interpolatorem.

Problemy wynikające ze spóźnienia

Wartość tego spóźnienia jest potrzebna do wyliczenia prędkości do serwonapędu. Więc nie jest to jakiś błąd systemu sterowania, tylko jest to zasada działania i koncepcja tego systemu sterowania. W związku z tym takie systemy sterowania mogą być albo szybkie, albo dokładne. Jeżeli on się porusza wolno, prędkość zadana jest wolna, spóźnienie jest małe. Odzwierciedlając kształty zaprojektowanej ścieżki narzędzia, robi to dokładnie i precyzyjnie. A jeżeli maszyna się porusza bardzo szybko i jest duże spóźnienie, dojedzie na narożnikach, druga oś ruszy, a pierwsza jeszcze nie dojechała do narożnika? Oczywiście ruch wówczas zostanie ścięty, zaokrąglony.

Czytaj też >> Wyznaczanie wymaganej siły roboczej w układach o złożonej strukturze kinematycznej

Wycinarki a bezuchybowy system sterowania

Zaczęliśmy produkować nasze wycinarki laserowe na bazie bezuchybowego systemu sterowania. Gdy pokazaliśmy te lasery ponad 10 lat temu na targach w Hanowerze, to okazało się, że produkujemy najszybsze wycinarki. Jeśli chodzi o kwestie tamtejszych osiągnięć, to szybko przez tę przewagę technologiczną staliśmy się liderem w branży laserowej w Polsce. Osiągnęliśmy to również dzięki temu, że zaczęliśmy produkować własne napędy liniowe. Magnetyczne napędy liniowe są doskonałym uzupełnieniem tej koncepcji systemu sterowania, o której wspomniałem (bezuchybowego). Jeżeli system sterowania poruszał się tak szybko, to wszystkie rozwiązania z napędami zębatymi, czyli mechaniczne napędy podobne do używanych do otwierania bramy wjazdowej do firmy, czyli zębatka plus listwa zębata, które były do tej pory stosowane, zwyczajnie się rozlatywały. Czyli tak duża dynamika pracy, tak duże szarpnięcia powodowały, że te napędy nie miałyby szansy przetrwać w rozsądnym czasie eksploatacji. Dlatego jedyną możliwością dalszego zwiększania wydajności maszyny było zastąpienie tych napędów napędami bezdotykowymi.

Galeria