3D принтерийн серво хөдөлгүүрүүдийн сонголтын заавар

Яагаад 3D хэвлүүрт серво хөдөлгүүрүүд өндөр нарийвчлалын, найдвартай хэвлүүрт боломж олгох вэ

Алхам хөдөлгүүрүүдийн хязгаарлалтыг давах: Хаалттай хүрээний серво удирдлага как давхаргуудын шилжилт ба алхам хаялтыг юуны өмнө саатуулж байна

Хуучин загварын шатахуун хөдөлгүүрүүд нь нээлттэй бүлэг систем гэж нэрлэгддэгд ажилладаг. Энэ нь тэдгээр нь гүйх үедээ байрлалыг нь шалгах аргагүй гэсэн үг юм. Энэ нь хурдан хэвлэхэд, цацагдаад, эсвэл хүчээр хөдөлгөөнд орсноор тэдгээр нь алхамдаа алдаа гаргах нь элбэг. Серво хөдөлгүүрүүд энэ асуудлыг бүрэн шийддэг. Учир нь тэд 0.001 градус хүртэл хэмжээнүүдийг хэмжээнтэй, нарийн нарийвчилсан коджуулагчтай хаалттай бүлэг хяналт гэж нэрлэдэг зүйл ашигладаг. Эдгээр коджуулагчид байршлын асуудлыг шууд илрүүлж, шууд засах юм. Тус систем нь секундын хэсэг хугацаанд эргэлтийн хүчнийг тохируулж, бүх зүйлийг зөв замаар байлгаж, хэн нэгэн нь үүнийг анзаархаасаа өмнө энэ доромжилсон давхаргын өөрчлөлтийг зогсоодог. Тодруулбал, CoreXY принтерийн тохируулгад серво хөдөлгүүр нь машины өөр өөр хэсгүүд эрсдлийн хурдацтайгаар хөдөлгөж болох хэцүү хэсгийг зохицуулдаг. Тэд энэ ялгааг автоматжуулж, X, Y хязгаарыг хатуу буруулгын үед ч тэгш байлгадаг. Motion Control Analysis-ийн сүүлийн үеийн судалгаагаар ийм төрлийн алдааг бодит цаг хугацаагаар засах printer-үүд нь хуучин сургуулийн шатахууны хөдөлгүүртэй машинтай харьцуулахад хагас дутуу алдаатай байдаг.

Серво хөдөлгүүрт холбогчийн хариу үйлдлийн хурдны шууд холбоос ба 50 микрон-аас бага давхарга тогтвортой байдал

50 мкн-ээс доош давхарьтай давхаргыг олж авах нь зөвхөн сайн шийдвэрлэх чадвартай байх биш. Хамгийн гол нь систем нөхцөл байдал өөрчлөгдөхөд хэрхэн динамик хариу үйлдэл үзүүлдэг вэ, өөр өөр ачаалалтай тэмцэх эсэх, эсвэл өөр өөр хөдөлгөөний хэв маягт тохируулах эсэх. Серво хөдөлгүүрүүд нь энэ бүхнийг хамгийн багадаа 2 кГц-ээр ажилладаг өндөр дугуйны хяналтын дугуйгаар нь хангаж, хурд нэмэгдэх эсвэл буурч байх үед хөдөлгөөнд хамааралгүйгээр дасан зохицуулахын тулд дасан зохицуулалттайгаар дасан зохицуулдаг. Тэд мөн дулааныг дотооддоо удирдаж, халуун, хаалттай хэвлэлийн өрөөнд ч гэсэн үйл ажиллагаагаа явуулдаг. Делта принтерүүд энд онцгой ашиг тусыг олж харж байна. Гар нь төгс синхронч байх үед, нарийн бүсчилсэн хөдөлгөөнд байрлалаас нь урвахгүй. Энэ нь +/- 0.02 мм-ийн дотор тохирсон хэсгийг бий болгодог. Эдгээр жижигхэн байршуулалтын алдааг арилгаснаар энэ серво хөдөлгөөнт системийг нарийн нарийвчлал чухал ач холбогдолтой аж үйлдвэрийн 3D хэвлэлийн хэрэгцээнд хангалттай найдвартай болгодог.

3D хэвлүүрт зориулсан серво хөдөлгүүрүүдийн чухал техникийн тодорхойлолт

CoreXY ба Дельта кинематикт зориулан момента, хурдны, инерци-тохируулалт

CoreXY болон delta принтерүүдээс сайн үр дүн авах нь механик, электроник нь хэр сайн хамтран ажилладаггаас хамаарна. Мотор ачааг зөв зохицуулахгүй бол эсвэл хангалттай эргэлтийн хүч байхгүй бол бүх төрлийн асуудал гарч ирнэ. Бид "зүүд" дүрс, өнгөний бүлэг, газар нь тохирохгүй хэсэгүүдийг харж байна. Эдгээр асуудал нь хэвлэгдсэн эд өлгийн дүр төрх, бодит хэмжээг хамардаг. Сайн серво хөдөлгүүрүүд нь ихэвчлэн зуухгүйгээр хурдан хурдацтай ажиллахын тулд хагас-хоёр зуун ньютон метр эргэлтийн хүч хэрэгтэй. Мөн тэд хориотой байдлын харьцааг хяналтад авч, хамгийн сайн нь 5 ба 1 хүрэхгүй байна. Нууц арга нь хамгийн багадаа 2000 херц өндөр давтамжийн эрчим хүчний удирдлагаар бий. Энэ нь систем нь хатуу буруудлын үед ачааллын гэнэтийн өөрчлөлтийг даруй зохицуулж чаддаг. Үйлдвэрлэлийн туршилтаас харахад эдгээр зөв тэнцвэрт систем нь хөдөлгөөнд бараг 90 хувиар бууруулдаг. Гэхдээ энэ инэрцийн тооцоог орхиод? Энэ нь хэсгүүдийн хурдан хугарч, давхаргын ялгаа 50 мкн-ээс дээшээр тэнцвэргүй болж дуусахад асуудал үүсгэдэг.

Кодерийн нарийвчлал (0,001°-с дээш) ба бодит цагт алдаа засварлах хүрээний далайц

Субмикронийн нарийн байршлын нарийн тодорхойлолт олж авахын тулд хоёр гол зүйл шаардлагатай: үнэнхүй тодорхойлолтын үнэхээр нарийн урвуу холбоо ба түүнтэй нийцүүлж ажиллах хурдан засварлалтын циклүүд. Жишээлбэл, олон эргүүлт абсолют кодерууд өнөөдөр 0,001 градусын тодорхойлолтод хүрч чадаж, үүнээс 2 мм-ийн хатуу хөдөлгүүр винтов (lead screw) дээр ажиллах үед үүнд хамаарах алдаа нь дунджаар ±3 микрон болж хувирдаг. Түүн дээр ПИД хүртэлх хурдны хяналтын контурын давтамж 10 килогерц болон түүнээс дээш бүхий серво хүчний хөдөлгүүрүүдтэй хослуулбал, түүн дээр засварлалт 0,1 миллисекунд тутамд хийгддэг. Үүнээс байршлын хойшлогдож буй хугацаа илүү багасаж, түүн дээр түүрхүүлэлтийн хурдны үүрд хандаж буй үед, мөн өндөр G хүчнүүд үүсгэх үед илүү тодорхой ажиглагддэг. Үр дүн? Байршлын алдаа ердийн алхам хөдөлгүүрүүдтэй харьцуулж 89 хувь багасдаг. Мөн номхон сануулж үлдэх нь: хаалттай холбооны далайц (bandwidth) механик системийн үндсэн давтамжас өндөр байх ёстой — санамсаргүй санаа хүртэлх тооцоогоор үүн нь ихэвчлэн 80–150 герц хооронд байдаг. Үүнээс бага байвал хүссэнгүй хэлбэлзлийн үзэгдлүүд үүсдэг. Гэтэд, одоо дулааны шилжилт (thermal drift) компенсацийн функц бүхий, температур өөрчлөгдөж буй үед, өдөр даяар ба урт хэвлэлтийн сеансуудын үед ч давхарга холбогдож буй чанарыг хадгалж үлдэх систем бүхий.

Багц 3D принтерийн хүрээнд нийцэл, интеграци, дулааны удирдлага

Хүчдэл, гүйдэл, холбооны протоколын нийцүүлэл (CANopen, STEP/DIR, EtherCAT)

Надёжную интеграцийн системийг бүрдүүлэх нь бүх зүйлс электрикийн хувьд хамтран ажиллахыг хангахаас, мөн ижил протоколын хэл дээр харилцахыг хангахаас эхлэдүг. Хүчдэлийн төвөршүүрүүдийн утга зөв тодорхойлогдоогүй үед, жишээ нь, хүчдэлийн шинэлгүүр дээр шаардагдаж буй ±10% -иас доогуур утга тодорхойлогдоогүй үед, асуудал үүсдүг. Серво хөдөлгүүрүүд ба хөдөлгүүрүүдийн техникийн үзүүлэлтүүдийн хоорондын тааралдахгүйд, жишээ нь, тасралтгүй ажиллах режим ба хөдөлгүүрүүдийн хүчдэлийн төвөршүүрүүдийн утга хоорондын тааралдахгүйд, хэвлэлтийн үед олон төрлийн асуудал үүсдүг. Бид хөдөлгүүрүүдийн тогтворгүй хөдөлгөөнүүд, гэнэт хүчдэлийн алдагдал, мөн хэвлэлт хагас замд зогсож, түүн дотроо CoreXY юм уу дельта роботын системүүд дээр хүнд ачаа тавих үед илүү тодорхой ажиглагддүг. Сонгосон протокол ч их утга имээдүг. CANopen протокол нь олон тэнхлэгүүдийг гладко координатчлан ажиллуулахад сайн ажилладүг. EtherCAT протокол нь 25 микросекундээс бага цикл хугацаатай, түүн дотроо ямар нэг зүйл сүйрснүүд үед бодит цагт засварлалт хийх боломж олгодүг. STEP/DIR протокол нь хуучин контроллерүүдтэй ажиллахыг хангадүг, гэтэд современ системүүдийн шаардуулж буй диагностикаас үүдмүүд юм уу синхронизацийн ажиллалтыг дэмжихгүй. Хөдөлгүүрүүдийн үйлдвэрлэгчид талбарт хийгдсэн тайлангуудаар үзүүлснэр, серво хөдөлгүүрүүд дээр бүтээгдсэн протоколыг гол контроллерийн хүлээж буй протоколтой тааруулах нь харилцааны алдаануудыг 92% хүртэл бүүрдүүлдүг.

Дулааны дизайн ба хүчдэлийн бууралт график: Битүүн, бага агааржуулалттай барилгын доторх үйлдлийн чадварыг хадгалах

Бага, хаалттай 3D хэвлэлийн системд, ялангуяа өндөр температурт ажилладаг үед дулааныг удирдах нь зүгээр л сайхан зүйл биш, маш чухал. Бид хөдөлгөөнт температурын 85 градус хүрч, ашиглах боломжтой эргэлтийн хүчнийг 15-20 хувь хүртэл буурдаг. Үр дүнд нь юу болсон бэ? Товчтой байршуулал, бүрхүүлүүд нь 2023 онд IEEE Power Electronics сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаагаар муу харагдаж байна. Энэ дулаан нь температурын өөрчлөлттэй холбоотойгоор хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг харуулж байгаа энэ дулаан нь урт хугацааны аюулгүй үйл ажиллагаа гэж үздэг хязгаарыг тодорхойлдог. Тэдгээр нь эрчим хүчний төлөвлөлтийн аливаа үйл явцын нэг хэсэг байх ёстой. Дулааны сайн менежментийн хувьд ихэвчлэн гурван үндсэн арга хэрэглэдэг. Эхлээд, нэг метр Кельвинд 5 ватттай алюмины дулааны утасны дамжуулалт. Дараа нь конвекцийн хүйтэнжилт нь бага зэрэг хязгаарлагдмал ордонд минутын дотор 30 куб футыг түрүүлэгч ойн вентиляторуудтай байдаг. Эцэст нь, зарим үйлдвэрлэгчид одоо эдгээр шилдэг конформ хүйтэнжуулалтын сувагнуудыг моторын хашаа руу шууд оруулж байна. Энэ шинэчлэл нь туршилтын орчинд хатуу цэгүүдийг 12 градус хэмээр бууруулдаг.

Зохистой дулааны инженерийн шийдэл нь марафон хэлбэрт хэвлэлтийн үед 50 микронд хүртэлх давхарга-нэгжид тогтвортой чанарыг хадгалж, дулааны удирдлагагүй системүүдэд ажиглагдаж буй 37% хүртэлх хүчингүйдүүлэлтийн хувьд саакалдаж өгдөг.