EN
Valódi háromtengelyes precíziós mozgás determinisztikus szinkronizáció révén
Hogyan szünteti meg az EtherCAT elosztott órái a jittert alamikrométeres tengelykoordinációhoz
Az EtherCAT-ben alkalmazott elosztott óra technológia segítségével a szervohajtásokat mindössze 100 nanoszekundumon belül szinkronizálhatjuk, ami kiválóan megbízható mozgásszabályozást biztosít minden tengelyen. A szoftverrel időzített rendszerek egyszerűen nem tudnak versenybe szállni ezzel, mivel az időzítésüket a kódra alapozzák, nem pedig beépített hardverre, amely pontos időbélyegeket helyez el közvetlenül minden eszközcsomóponton. Ez csökkenti azokat a kellemetlen kommunikációs zavarokat, amelyeket más rendszerekben tapasztalunk, és biztosítja, hogy a parancsok egyszerre hajtódjanak végre az egész rendszerben. Valós világban végzett tesztek azt mutatják, hogy a tengelyek igazítása általában kiválóan stabil marad, és a hibák legtöbbször 0,1 mikroszekundumnál kisebbek. Mit jelent ez gyakorlatilag? A gépek most már kezelni tudják az összetett görbe pályákat, amelyek korábban, a régi berendezésekkel lehetetlenek voltak. Az egész rendszer jobban működik, ha az időzítéssel kapcsolatos intelligenciát a hálózat egészében elosztjuk, ahelyett, hogy egyetlen központi vezérlőre támaszkodnánk, amely késleltetéseket és forgalmi dugókat okozhat. A többtengelyes gépek tökéletes szinkronban mozognak az X, Y és Z tengelyeken, még akkor is, ha nagy sebességgel futnak. Olyan iparágakban, ahol a pontosság döntő fontosságú – például a félvezető-gyártásban vagy a nagy pontosságú fémmegmunkálásban – ez az időzítési pontosság már nem csupán előnyös, hanem versenyképesség fenntartásához elengedhetetlen.
Valós világban történő érvényesítés: ±0,5 μm útvonalpontosság nagysebességű, háromtengelyes félvezető-kezelés során
A EtherCAT-képes többtengelyes meghajtókat használó félvezető lapkák kezelésére szolgáló rendszerek körülbelül ±0,5 mikrométeres útpontosságot érnek el 2 méter/másodperc sebességgel történő mozgás közben. Ezek a rendszerek ezt a pontossági szintet fenntartják a szinkronizált XYZ-mozgás során is, és ez millióknyi működési cikluson keresztül tart, néha akár 15 milliónál is több ciklus után sem igényelnek karbantartási ellenőrzést. A hőmérsékleti tesztek minimális drift-értékeket mutattak, 0,2 mikrométer/fok Celsius alatt, és a lapka elhelyezése körülbelül 3 mikronon belül marad még hosszabb ideig tartó üzemelés után is. Érdekes módon mindez anélkül valósul meg, hogy bármilyen mechanikus holtjáték-kiegyenlítő mechanizmusra lenne szükség – amelyeket általában a régebbi rendszerekben találunk. Összehasonlítva a hagyományos egytengelyes megoldásokkal, körülbelül 60%-kal jobb pozícionálási konzisztenciát és kb. 45%-kal gyorsabb beállási időt észlelünk. Mi a gyakorlati hatás? A gyártók most már egységes minőséget érnek el az egyes tételként gyártott termékek között, ami kevesebb selejt chipt jelent, és végül magasabb teljes kihozatalt eredményez a következő generációs félvezető-gyártásban, ahol az elvárt folyamatpontosság évről évre egyre szigorúbb lesz.
Egyszerűsített integráció és helymegtakarítás többtengelyes meghajtási architektúrával
70%-kal kevesebb vezeték és nincs központi mozgásszabályozó – lehetővé teszi a kompakt, 3-tengelyes pontossági mozgási rendszereket
A többtengelyes meghajtórendszerek eltávolítják azt a körülményes központi mozgásszabályzót, és kb. 70%-kal csökkentik az összes vezeték mennyiségét a megosztott tápellátási vonalak és az EtherCAT-kommunikáció révén az egész rendszerben. Amikor a gyártók három tengelyt egyesítenek egy egységbe, jelentősen megtakarítanak helyet a vezérlőpaneleken, és megszüntetik a kábelek kusza kötegeit – ez különösen fontos olyan szűk gyártóüzemi terekben, ahol minden centiméter számít. A motorok közvetlen szinkronizálása – több szabályzón keresztüli kapcsolódás helyett – körülbelül 35%-kal gyorsítja fel a telepítési időt, miközben megtartja a kivételesen finom, almicronos pontosságot. Ennek a rendszernek az egyik legnagyobb előnye, hogy rugalmasan bővíthető a növekvő igényekhez. További tengelyekre van szüksége? Csak csatlakoztassa a további hardvert anélkül, hogy szét kellene szednie az egész szekrényt vagy új szabályzókat kellene vásárolnia. Mindezek együttesen magyarázzák, miért váltak a többtengelyes meghajtók olyan megbízható alappá a sűrű, 3D-s mozgási rendszerek építéséhez, amelyek mind a pontosságra, mind az energiahatékonyságra szükségesek.
Alacsonyabb teljes tulajdonosi költség 3 tengely esetén és azon túl: anyagköltség (BOM), munkadíj és bővíthetőség
TCO-visszaterülési pont három tengely esetén: 18%-kal kevesebb alkatrész és 35%-kal gyorsabb üzembe helyezés egytengelyes CANopen rendszerrel összehasonlítva
Amikor többtengelyes szervohajtásokról van szó, a valódi megtakarítás kb. három tengelytől kezdődik, ami lényegében az a pont, ahol a régi iskolai, egytengelyes CANopen rendszerekkel összehasonlítva kiegyenlítődnek a költségek. Az integrált vezérlőelektronika kb. 18%-kal csökkenti a szükséges alkatrészek számát a darablista (BOM) szerint. Továbbá nincs szükség külön tápegységekre, vezérlőkre vagy az összes I/O interfészre. Mi a gyakorlati jelentése ennek? Gyorsabb üzembe helyezés – a technikusok kb. 35%-kal gyorsabban dolgoznak egyetlen rendszerrel, mint több különálló hajtással, és a kábelforgatás felére csökken. Minél több tengely van, annál nagyobb a munkaerő-megtakarítás, különösen fontos ez olyan helyeken, ahol a mérnökök magas óradíjat számítanak fel. Vegyük például a félvezető-tesztelő berendezéseket: egy cég négytengelyes átalakítást hajtott végre, és befektetését mindössze 11 hónap alatt megtérítette, mert kevesebb időt kellett fordítani az integrációra, és a telepítés során egyetlen termék sem került selejtezésre. A többtengelyes rendszerek valóban megváltoztatják a mozgásvezérlő rendszerek költségstruktúráját. Három tengely jelenti a fordulópontot, amit követően minden további tengely még nagyobb megtakarítást eredményez, mint az előző.
Energiatakarékosság és hőmérsékleti előnyök sűrű, 3 tengelyes pontossági mozgásalkalmazásokban
Regeneratív energia-megosztás tengelyek között közös egyenáramú buszon keresztül csökkenti a csúcsteljesítmény-igényt
Többtengelyes szervorendszerekben egy közös egyenáramú (DC) busz energiatermelési hálózatként működik a különböző tengelyek között. Amikor a rendszer egy része lelassul, a lassításból visszanyert energia átirányítható más részek táplálására, amelyeknek gyorsításra van szükségük. Ez az azonnali energiavisszanyerés körülbelül 15–20 százalékkal csökkenti a csúcsteljesítmény-fogyasztást, ami jelentős előnyt jelent olyan folyamatosan működő üzemeknél, mint például a CNC gépgyártóüzemek vagy az automatizált csomagolóvonalak. A régi ellenállásos fékrendszerek kiváltása több területen is megtakarítást eredményez a gyári infrastruktúrában: a transzformátorokat nem kell már túlméretezni, a megszakítók kisebb terhelést tudnak elviselni, és összességében kevesebb hő keletkezik. A zöld kezdeményezésekre fókuszáló gyártók számára ez a megoldás egyaránt gazdasági előnyöket és környezetvédelmi hasznokat kínál anélkül, hogy kompromisszumot kötnének a modern automatizálási feladatokhoz szükséges pontossággal.
A retrofittelt csomagoló gépekben a többtengelyes meghajtók használatával 22%-kal alacsonyabb környezeti hőmérséklet-emelkedést mértünk
A csomagolóvonalak retrofitteléséből származó mezőadatok azt mutatják, hogy a többtengelyes meghajtók csökkentik a vezérlőszekrények közelében fellépő környezeti hőmérséklet-emelkedést 22°C , összehasonlítva a diszkrét, egytengelyes alternatív megoldásokkal. Ez a hőmérsékleti előny három kulcsfontosságú tényezőből fakad:
- Külön meghajtóházak és dedikált hűtőrendszerek elkerülése
- A teljesítmény-félvezetők tengelyek közötti optimalizált terhelése
- Csökkent áramharmonikusok a szinkronizált kapcsolási frekvenciák révén
A megbízhatósági tanulmányok ezt a hűvösebb működést 30%-kal hosszabb alkatrész-élettartammal társítják, miközben a kompakt formátum javítja a légáramlást a robotos munkasejtekben – tovább növelve így a hőkezelést térbelileg korlátozott telepítések esetén.