Jakoileva valinta yksiaukkoisten ja moniaukkoisten välillä? 4 keskeistä syytä vaihtaa EtherCAT-servomoottoriohjaimiin

Todellinen kolmitaiteinen tarkka liike deterministisen synkronoinnin avulla

Kuinka EtherCAT:n hajautetut kellot poistavat värinän alamikrosekuntitason akselikoordinaatiota varten

EtherCAT:n jakautunut kellotekniikka synkronoi servomoottorit vain 100 nanosekunnin tarkkuudella, mikä mahdollistaa erinomaisen luotettavan liikeohjauksen jokaisella akselilla. Ohjelmallisesti ajoitetut järjestelmät eivät pysty täsmäämään tätä, koska ne perustuvat ajoitukseen ohjelmakoodin kautta eikä sisäänrakennettuun laitteistoon, joka merkitsee tarkkoja aikamerkintöjä suoraan jokaiseen laiteluukkuun. Tämä vähentää niitä ärsyttäviä viestintäkatkoja, joita muissa järjestelmissä esiintyy, ja varmistaa, että käskyt suoritetaan samanaikaisesti kaikkialla järjestelmässä. Käytännön testit osoittavat, että akselien tasaus pysyy erinomaisen vakavana, ja virheet ovat yleensä alle 0,1 mikrosekuntia. Mitä tämä tarkoittaa käytännössä? Koneet voivat nyt käsitellä monimutkaisia kaarevia ratoja, jotka olivat aiemmin vanhojen järjestelmien kanssa mahdottomia. Koko järjestelmä toimii paremmin, kun ajoitustietoisuus on hajautettu verkoston läpi eikä se ole riippuvainen yhdestä keskitetystä ohjainyksiköstä, joka aiheuttaa viiveitä ja liikenteen ruuhkautumista. Moniakseliset koneet liikkuvat täydellisessä synkronoinnissa X-, Y- ja Z-akseleillaan, vaikka ne toimisivatkin nopeasti. Teollisuuden aloilla, joissa osien tarkka valmistus on ratkaisevan tärkeää – kuten puolijohdevalmistuksessa tai korkean tarkkuuden metallityössä – tämän tyyppinen ajoitustarkkuus ei enää ole vain hyödyllinen ominaisuus, vaan se on muodostunut kilpailukyvyn säilyttämiseksi välttämättömäksi.

Todellisen maailman validointi: ±0,5 μm:n polkutarkkuus korkeanopeudella toimivassa 3-akselisessa puolijohtekäsittelyssä

Puolijohdelevyjen käsittelyjärjestelmät, jotka käyttävät EtherCAT-kytkettyjä moniakselisia moottoriohjaimia, saavuttavat noin ±0,5 mikrometrin polkutarkkuuden liikkuessaan nopeudella 2 metriä sekunnissa. Nämä järjestelmät säilyttävät tämän tarkkuuden synkronoidussa XYZ-liikkeessä miljoonien käyttökertojen ajan, joskus yli 15 miljoonaa kertaa ennen kuin huoltotarkastukset ovat tarpeen. Lämpötestit osoittivat hyvin vähäisiä lämpötilan aiheuttamia poikkeamia, alle 0,2 mikrometriä celsiusasteikolla, ja levyjen sijoittuminen pysyy noin 3 mikrometrin sisällä myös pidempien käyttöjaksojen jälkeen. Mielenkiintoista on, että kaikki tämä tapahtuu ilman mekaanisia takaisku-kompensaatiojärjestelmiä, joita tavataan yleensä vanhemmissa järjestelmissä. Vertailtaessa perinteisiin yksiaukselisiin ratkaisuihin havaitaan noin 60 % parempi paikannustarkkuus ja noin 45 % nopeammat asettumisajat. Mikä on käytännön vaikutus? Valmistajat saavuttavat nyt johdonmukaisen laadun eräkohtaisesti, mikä tarkoittaa vähemmän viallisia piirejä ja lopulta korkeampaa kokonaishyötysuhdetta seuraavan sukupolven puolijohdetuotannossa, jossa prosessitoleranssit kutistuvat vuosittain.

Yksinkertaistettu integraatio ja tilasäästö moniakselisella ajonarkkitehtuurilla

70 % vähemmän kaapelointia ja ei keskitettyä liikeohjainta – mahdollistaa kompaktit 3-akseliset tarkkuusliikejärjestelmät

Moniakseliset ajokonfiguraatiot poistavat tuon tilavaan keskitetyn liikkeenohjaimen ja vähentävät kaikkia johtoja noin 70 %:lla jakamalla virtalinjoja ja käyttämällä EtherCAT-viestintää koko järjestelmässä. Kun valmistajat yhdistävät kolme akselia yhdeksi yksiköksi, he säästävät paljon tilaa ohjauspaneelien pinnalla ja poistavat sekavat kaapelipaketit – mikä on erityisen tärkeää tiukkujen tehdasalueiden työskentelyssä, jossa jokainen tuumakin lasketaan. Moottorien suora synkronointi ilman useita ohjaimia nopeuttaa asennusaikaa noin 35 %:lla, mutta säilyttää edelleen erinomaisen tarkan alamikrometrin tarkkuuden. Tämän järjestelmän erinomainen ominaisuus on sen laajennettavuus tarpeiden mukaan. Haluatko lisätä aksелеita? Liitä vain lisävarusteet ilman, että sinun tarvitsee purkaa kokonaan koko ohjauskaappia tai ostaa uusia ohjaimia. Kaikki nämä tekijät yhdessä selittävät, miksi moniakseliset ajot ovat muodostuneet niin luotettavaksi perustaksi tiukkujen 3D-liikejärjestelmien rakentamiselle, jotka vaativat sekä tarkkuutta että tehokkuutta.

Alhaisempi kokonaishallintokustannus kolmesta akselista eteenpäin: komponenttiluettelo (BOM), työvoimakustannukset ja laajennettavuus

TCO:n kriittinen piste kolmessa akselissa: 18 % vähemmän komponentteja ja 35 % nopeampi käyttöönotto verrattuna yksiaukkoiseen CANopen-ratkaisuun

Kun kyseessä on moniakseliset servomoottoriohjaimet, todellinen säästö alkaa noin kolmen akselin kohdalla, jolloin ne tasaavat hintansa verrattuna vanhoihin yksiaukkuisiin CANopen-järjestelmiin. Integroidut ohjauselektroniikat vähentävät tarvittavia osia materiaaliluettelossa noin 18 prosentilla. Ei enää tarvita erillisiä tehonsyöttöjä, ohjaimia tai kaikkia niitä I/O-liitännöitä. Mitä tämä tarkoittaa käytännössä? Nopeampaa asennusaikaa – puhumme noin 35 prosentin nopeammasta asennuksesta, kun teknikot työskentelevät yhdellä järjestelmällä sen sijaan, että he käsittelevät useita erillisiä moottoriohjaimia ja puolta kaapelisotaa. Mitä enemmän akseleita on, sitä suuremmat ovat työvoitasäästöt, mikä on erityisen tärkeää paikoissa, joissa insinöörit veloittavat huippuhintaa. Otetaan esimerkiksi puolijohdetestauslaitteet. Yksi yritys teki neljäakselisen uudistuksen ja sai investointinsa takaisin vain 11 kuukaudessa, koska integrointiin kului vähemmän aikaa eikä asennuksen aikana syntynyt hylättyjä tuotteita. Moniakseliset järjestelmät muuttavat todella paljon liikejärjestelmien kustannusrakennetta. Kolme akselia on käännepiste, jonka jälkeen jokainen lisäakseli tuottaa edellistä parempia säästöjä.

Energiatehokkuus ja lämmölliset edut tiukkoihin kolmiakselisiin tarkkuusliikkeen sovelluksiin

Uudelleenkäytettävän energian jakaminen akseleiden välillä yhteisen DC-välipiirin kautta vähentää huipputehon tarvetta

Moniakselisissa servojärjestelmissä yhteinen tasajänniteväylä toimii energian uudelleenjakoverkkona eri akseleiden välillä. Kun järjestelmän yksi osa hidastuu, hidastumisesta saatu energia ohjataan uudelleen muiden osien käyttöön, jotka tarvitsevat lisätehoa kiihdyttäessään. Tällainen heti paikan päällä tapahtuva energian uudelleenkäyttö vähentää huipputehon kulutusta noin 15–20 prosenttia, mikä tekee suuren eron jatkuvasti toimivissa tuotantoprosesseissa, kuten CNC-konepajoissa tai automatisoiduissa pakkauslinjoissa. Vanhojen vastusjarrujen poistaminen säästää rahaa useilla tehdasinfrastruktuurin alueilla. Muuntajia ei enää tarvitse mitoittaa liian suuriksi, pääkytkimiä voidaan mitoittaa pienempiin kuormiin, ja kokonaisuudessaan syntyy vähemmän lämpöä. Ympäristöystävällisiä aloitteita edistäville valmistajille tämä ratkaisu edustaa sekä kustannussäästöjä että ympäristöhyötyjä ilman, että modernien automaatiotehtävien vaatimaa tarkkuutta kompromissoidaan.

Mitattu 22 % alhaisempi ympäristölämpötilan nousu uusittavissa pakkauskoneissa käyttäen moniakselisia ajokoneita

Kenttätiedot pakkauslinjojen uusinnasta osoittavat, että moniakseliset ajokoneet vähentävät ympäristölämpötilan nousua ohjauskaappien läheisyydessä 22 °C , verrattuna erillisihin yksiaukselisiin vaihtoehtoihin. Tämä lämpöhyöty johtuu kolmesta keskeisestä tekijästä:

• Erillisten ajokonekotelojen ja erityisten jäähdytysjärjestelmien poistaminen
• Teholäppästen optimoitu kuormitus akseleiden välillä
• Virtaharmonisten vähentäminen synkronoiduilla kytkentätaajuuksilla
  Luotettavuustutkimukset yhdistävät tämän viileämmän toiminnan 30 % pidempiin komponenttien käyttöikään , kun taas tiukka muotoilu parantaa ilmanvaihtoa robottityösoluissa – mikä edistää lisäksi lämpöhallintaa tila- ja paikkakriittisissä käyttökohteissa.