izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-5-42-49izmertech-1574Research ArticleЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯLINEAR AND ANGULAR MEASUREMENTSТеоретическая оценка работоспособности регулируемого электропривода координатной системы лазерной установкиTheoretical assessment of the operability of a controlled electric drive as part of the coordinate system of a laser installationМостовскойМ. В.MostovskoyM. V.

Михаил Владимирович Мостовской

Москва

Mikhail V. Mostovskoy

Moscow

mvmost@yandex.ruСлепцовВ. В.SleptsovV. V.

Владимир Владимирович Слепцов

Москва

Vladimir V. Sleptsov

Moscow

vsleptsov@gmail.comСнедковА. Б.SnedkovA. B.

Александр Борисович Снедков

Москва

Alexander B. Snedkov

Moscow

snedkov@mirea.ruРоссийский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian FederationМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian Federation202203052023054249Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1574

Освещены вопросы повышения надёжности координатных систем лазерных установок в составе станков с числовым программным управлением. Согласно ГОСТ 27803-91 «Электроприводы регулируемые для металлообрабатывающего оборудования и промышленных роботов. Технические требования» выполнена теоретическая оценка работоспособности регулируемого электропривода с повышенными показателями надёжности в составе координатной системы лазерной установки. Приведены методика расчёта параметров регулятора положения лазерного инструмента и обобщённая математическая модель электромеханической схемы лазерной установки. Кинематическая схема выполнена на базе бесколлекторного двигателя постоянного тока и шариковинтовой пары. Представленные результаты моделирования соответствуют требованиям п. 2.5.7 ГОСТ 27803-91 и могут быть полезны специалистам-разработчикам информационно-измерительных и управляющих систем лазерных установок.

In this paper, presents the issues of increasing the reliability of the coordinate systems of laser systems as part of machine tools with numerical control. According to GOST 27803-91 “Adjustable electric drives for metalworking equipment and industrial robots. Technical Requirements” a theoretical assessment of the performance of a controlled electric drive with increased reliability indicators as part of the coordinate system of a laser installation was carried out. A method for calculating the parameters of the laser tool position controller and a generalized mathematical model of the electromechanical circuit of the laser facility are presented. The kinematic scheme is based on a brushless DC motor and a ball screw pair. The presented simulation results comply with the requirements of clause 2.5.7 of GOST 27803-91 and may be useful to developers of information-measuring and control systems for laser installations.

информационно-измерительная и управляющая системалазерная установкаследящий электроприводкоординатная системабесколлекторный двигатель постоянного токасхемотехническое моделированиеinformation-measuring and control systemlaser installationservo drivecoordinate systembrushless DC motorcircuit simulationавторы выражают благодарности профессорскому составу РТУ МИРЭА Шкатову Петру Николаевичу и Артемовой Светлане Валерьевне за ценные рекомендации и замечания при написании настоящей статьи.the authors express their gratitude to the professorial staff of the RTU MIREA Petr N. Shkatov and Svetlana V. Artemova for valuable recommendations and comments when writing this paper.ReferencesTingting Liu, Guojin Chen, Sh igang Li, Open Automation and Control Systems Journal, 2014, vol. 6, pp. 1334–1341. https://doi.org/10.2174/1874444301406011334Tingting Liu, Guojin Chen, Shigang Li, Open Automation and Control Systems Journal, 2014, vol. 6, pp. 1334–1341. https://doi.org/10.2174/1874444301406011334Мостовской М. В. Регулируемый электропривод для лазерных технологических установок: оценка метрологических характеристик методом схемотехнического моделирования // Измерительная техника. 2022. № 2. С. 8–13. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-2-8-13Mostovskoy M. V., Regulated electric drive for laser technological installations: evaluation of metrological characteristics by the method of circuit modeling, Izmeritelnaya tekhnikа, 2022, no. 2, pp. 8–13. (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-2-8-13Слепцов В. В., Мостовской М. В. Определение технических требований для систем управления электрическим приводом в станках лазерного раскроя металла // Законодательная и прикладная метрология. 2019. № 6 (6). С. 27–29.Sleptsov V. V., Mostovskoy M. V., Technical requirements for electric drive control systems used in laser metal cutting machines, Legal and Applied Metrology, 2019, no. 6 (6), pp. 27–29. (In Russ.)Слепцов В. В., Мостовской М. В. Методика оценки метрологических характеристик регулируемого электропривода методом схемотехнического моделирования // Законодательная и прикладная метрология. 2021. № 1 (6). С. 22–26.Sleptsov V. V., Mostovskoy M. V., Methodology for assessing metrological characteristics of a controlled electric drive by a method of circuit simulation, Legal and Applied Metrology, 2021, no. 1 (6), pp. 22–26. (In Russ.)Кривель С. М. Анализ структурной схемы надёжности технических систем с использованием SIMULINK // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 6. C. 85–97.Krivel S. M., SIMULINK-based analysis of the structural reliability scheme of technical systems, Proceedings of Irkutsk State Technical University, 2018, vol. 22, no. 06 (137), pp. 85–97. (In Russ.)Кондратенко В. С., Наумов А. С., Рогов А. Ю. Внедрение технологии лазерного управляемого термораскалывания в России // Российский технологический журнал. 2017. № 1. С. 3–14. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2017-5-1-3-14Kondratenko V. S., Naumov A. S., Rogov A. Yu., Introduction of laser technology controlled thermo-cracking in Russia, Russian Technological Journal, 2017, no. 5 (1), pp. 3–14. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2017-5-1-3-14Вакс Е. Д., Миленький М. Н., Сапрыкин Л. Г. Практика прецизионной лазерной обработки. М.: Техносфера, 2013. 696 c.Vaks E. D., Milenkii M. N., Saprykin L. G., Practice of precision laser proceeding, Moscow, Tekhnosfera Publ., 2013, 696 p. (In Russ.)Герман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. СПб.: КОРОНА-Век, 2008. 368 с.German-Galkin S. G., Matlab & Simulink. Design of mechatronic systems on PC, St. Petersburg, KORONA-Vek Publ., 2008, 368 p. (In Russ.)Высоцкий В. Е., Воронин С. М., Горшков Р. Г. Имитационное моделирование электромагнитных и электромеханических процессов вентильного двигателя // Вестник ИГЭУ. 2011. № 1. С. 1–4.Vysotsky V. E., Voronin S. M., Gorshkov R. G., Simulation modeling of electromagnetic and electromechanical processes of a valve motor, Vestnik IGEU, 2011, no. 1, pp. 1–4. (In Russ.)Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0: Учебное пособие. СПб.: Корона Принт, 2017. 320 с.German-Galkin S. G., Computer simulation of semiconductor systems in Matlab 6.0: textbook, St. Petersburg, Korona Print publ., 2017, 320 p. (In Russ.)Wei-Lung Mao, Suprapto, Chung-Wen Hung, Advances in Mechanical Engineering, 2016, vol. 8 (7), pp. 1–17. https://doi.org/10.1177/1687814016654603Wei-Lung Mao, Suprapto, Chung-Wen Hung, Advances in Mechanical Engineering, 2016, vol. 8 (7), pp. 1–17. https://doi.org/10.1177/1687814016654603Гусев Н. В., Букреев В. Г. Системы цифрового управления многокоординатными следящими электроприводами: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. 213 с.Gusev N. V., Bukreev V. G., Sistemy cifrovogo upravleniya mnogokoordinatnymi sledyashchimi elektroprivodami: uchebnoe posobie [Digital control systems for multi-coordinate servo electric drives: study guide], Tomsk, Publishing house of the Tomsk Polytechnic University, 2010, 213 p. (In Russ.)Аксенов М. И. Моделирование электропривода: учебное пособие. М.: ИНФРА-М, 2021. 135 с.Aksenov M. I., Modelirovanie elektroprivoda: uchebnoe posobie [Modeling of the electric drive: textbook], Moscow, INFRA-M Publ., 2021, 135 p. (In Russ.)Герман-Галкин С. Г. Многовариантный анализ вентильного электропривода с бесконтактным двигателем постоянного тока // Силовая электроника. 2017. № 4. С. 72–79.German-Galkin S. G., Mnogovariantnyj analiz ventil’nogo elektroprivoda s beskontaktnym dvigatelem postoyannogo toka [Multivariate analysis of a valve drive with a non-contact DC motor], Silovaya elektronika, 2017, no. 4, рp.72–79. (In Russ.)Чернов Е. А., Кузьмин В. П. Комплектные электроприводы станков с ЧПУ: Справочное пособие. Горький: ВолгоВятское книжное издательство, 1989. 320 с.Chernov E. A., Kuzmin V. P., Komplektnye elektroprivody stankov s CHPU: Spravochnoe posobie [Complete electric drives of CNC machines: a reference guide], Gorky, Volgo-Vyatskoe knizhnoe izdatel’stvo Publ., 1989, 320 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.