Pangkalahatang Pagpapalit ng Single-Axis sa Multi-Axis na EtherCAT Servo Drives: Hindi Lamang Nakakatipid ng Espasyo, Kundi Pati Na Rin ang mga Pambihirang Pag-unlad sa Pagganap

Sobrang-Presisyong Synchronisation para sa Kontrol ng Galaw ng CNC Lathe na May 4 na Aksis

Sub-microsecond na jitter at pag-aalign ng distributed clock sa mga sistemang multi-axis na gumagamit ng EtherCAT

Ang mga servo drive na gumagamit ng EtherCAT para sa maraming axis ay nakakasinkronisa sa napakataas na antas dahil sa teknolohiyang distributed clock na nag-aalign ng lahat sa isang pangunahing orasan (master clock) na may napakaliit na jitter na nasa ilalim ng isang mikrosekundo. Ang setup na ito ay humihinto sa mga nakakainis na pagkakamali sa pagtutugma ng oras na kumakalat sa pagitan ng iba't ibang axis—na isang napakahalagang aspeto kapag gumagawa ng mga kumplikadong hugis. Ang isang pagkakamali na lamang na 5 mikrosekundo ay maaaring sirain ang kalidad ng ibabaw ng mga bahagi. Ang mga tradisyonal na sistema na batay sa mga pulso ay hindi kayang tugunan ang ginagawa ng EtherCAT gamit ang kanyang hardware timestamps. Ang mga ito ay nagbibigay ng pagka-synchronize na humigit-kumulang sa plus o minus 50 nanosekundo, anuman ang bilang ng mga kasangkot na axis, na nagpapanatili ng perpektong alignment ng mga tool habang ginagawa ang mabilis na pag-ikot na pagputol. Ang buong sistema ay gumagana din nang iba—pinaproseso nito ang mga utos sa posisyon nang sabay-sabay imbes na hintayin ang bawat isa nang sunud-sunod. Ibig sabihin, ang mga makina ay maaaring magpalit ng mga daanan ng pagputol nang may napakadakilang presisyon hanggang sa antas ng nanometro. Sinusuportahan din ng mga resulta sa tunay na mundo ang mga pahayag na ito. Ayon sa Machining Dynamics Report noong nakaraang taon, ang mga workshop na gumagamit ng mga sistemang ito ay nakakakita ng humigit-kumulang 37 porsyento na pagbaba sa mga nabuburang bahagi na dulot ng mga vibration habang ginagawa ang mataas na bilis na pag-threading.

Interpolasyon sa real-time sa lahat ng mga axis: Nagpapahintulot ng makinis at mataas na katumpakan na pagguhit ng kontur sa 4-axis na CNC lathe

Kapag tumutukoy sa mga CNC lathe na may 4 na axis, ang pinagsamang interpolation ng axis ay talagang nagbibigay ng malaking pagkakaiba dahil kinakalkula nito ang mga landas ng tool sa lahat ng axis ng motor nang sabay-sabay. Ang lumang paraan ng paggawa gamit ang segmented interpolation ay nag-iwan ng mga napakaliit na paghinto sa bawat segment, na lumilitaw bilang mga nakakainis na witness mark sa mga bahagi na may kurbada. Kaya nga ang mga sistema ng EtherCAT ang nagpapabago ng laro—mayroon silang cycle time na mas mababa sa 5 microsecond na patuloy na nagrere-calculate ng posisyon, bilis, at akselerasyon. Ito ang nagpapahintulot sa makina na gawin ang tinatawag nating tunay na spline interpolation, kung saan lahat ng axis ay gumagalaw nang sabay at makinis nang walang anumang pagtalon. Sa mga feed rate na higit sa 20 metro kada minuto, panatag ang direksyonal na konsistensya ng mga makina na ito hanggang sa 0.02 micrometers. At may isa pang karagdagang benepisyo: ang kapangyarihan ng komputasyon ay nagpapahintulot sa sistema na kompensahin ang parehong thermal expansion at mechanical play habang kinukurta ang mga contour. Ang resulta ay pagpapabuti sa profile accuracy na humigit-kumulang 80% na mas mahusay kaysa sa kayang maisakatuparan ng mga tradisyonal na pulse drive system.

Kapag ang mas mahigpit na pagkakasunod-sunod ay hindi sapat: Bakit nakasalalay ang kalidad ng pagmamachine ng camshaft sa koordinadong torque feedforward—hindi lamang sa timing

Ang pagkakaroon ng perpektong timing ay hindi sapat upang pigilan ang distorsyon ng lobe kapag ginagawa ang mga camshaft dahil ang mga hindi pantay na pwersa sa pagpuputol ay lumilikha ng mga deflection batay sa torque. Dito naman napapailalim ang mga multi-axis servo drive. Ginagamit nila ang isang bagay na tinatawag na coordinated torque feedforward. Sa pangkalahatan, ang mga controller ng drive na ito ay umaunawa kung gaano kalaki ang pagbabago ng load at binabago ang output ng kasalukuyan bago pa man mangyari ang anumang problema sa posisyon. Ang sistema ay tumitingin sa mga bagay tulad ng paraan kung paano sumasali ang cutter sa materyal at kung gaano kabilis ang materyal na tinatanggal mula sa iba't ibang anggulo. Pagkatapos, ipinapadala nito ang mga signal ng corrective torque halos 100 microsecond pagkatapos makita ang mga pwersa. Ito ang nagpapanatili ng tamang posisyon ng lahat kahit na patuloy na nagbabago ang mga load. Ayon sa Journal of Advanced Manufacturing noong nakaraang taon, ang mga pagsusuri ay nagpapakita na nababawasan ng halos kalahati ang mga pagkakaiba sa profile sa mga journal ng crankshaft na gawa sa hardened steel. Kung hindi gagamitin ng mga tagagawa ang ganitong uri ng dynamic compensation, hindi na masyadong makabuluhan ang kanilang sopistikadong pag-sync na may katumpakan hanggang sa nanosecond, dahil ang mga isyu sa ibabaw dulot ng chatter ay patuloy pa ring lumilitaw.

Mas Mataas na Power Density at Dynamic Response sa Mga Arkitektura ng Multi-axis Drive

2.3× na mas mataas na output bawat yunit ng volume kumpara sa mga hiwalay na single-axis drive (basehan ayon sa IEC 61800-3)

Kapag tingnan natin ang mga multi-axis system, ang mga ito ay pinagsasama ang power electronics at cooling sa isang kompakto at iisang module imbes na magkaroon ng lahat ng karagdagang bahagi na kasama sa mga hiwalay na single-axis setup. Ayon sa mga pamantayan sa pagsusulit tulad ng IEC 61800-3, ang mga integrated system na ito ay maaaring itaas ang power density ng humigit-kumulang dalawang beses at kalahati sa loob ng parehong volume. Ang pagpapalit ng apat na axis na CNC lathe ay lubos na nakikinabang mula sa paraang ito. Ang mga kabinet na kailangan ay nagiging humigit-kumulang 60 porsyento na mas maliit nang hindi nawawala ang anumang torque performance—na napakahalaga lalo na kapag limitado ang espasyo sa factory floor. Isa pang pakinabang ang galing sa mga shared DC bus design na nababawasan ang pagkawala ng enerhiya ng humigit-kumulang 18 porsyento kumpara sa tradisyonal na mga setup na gumagamit ng hiwalay na mga drive. Nakita na namin ang epektibong pagganap nito sa mahabang operasyon ng machining kung saan tunay na mahalaga ang kahusayan.

40% na mas mabilis na settling time sa coordinated 4-axis contouring—na pinapagana ng shared current-loop optimization

Kapag sinasangkot ang mga current loop sa lahat ng axes, nawawala ang mga nakakainis na communication delays na karaniwang nararanasan sa tradisyonal na mga discrete system. Para sa mga kumplikadong contour tulad ng hyperbolic tool paths, ang setup na ito ay nagpapahintulot sa mga makina na mag-settle ng 40 porsyento nang mas mabilis habang pinapanatili ang isang threshold ng katiyakan na 0.01 mm lamang. Gumagana ang sistema sa pamamagitan ng real-time optimization ng torque coupling sa pagitan ng iba’t ibang axes. Sa madaling salita, kapag ang isang motor ay gumagawa ng sobrang enerhiya habang gumagana, ang lakas na iyon ay agad na inilalaan upang suportahan ang mga kapit-bilang na motor na nangangailangan ng dagdag na acceleration. Ano ang kahulugan nito sa aktwal na machining? Ang mga dynamic na energy transfer na ito ay pinaikli ang mga oscillation period ng humigit-kumulang 22 milliseconds habang ginagawa ang finishing work, na nagdudulot ng malinaw na pagkakaiba sa kagandahan ng surface matapos ang pag-cut.

Pinasimple ang Integration at Pagtaas ng Productivity gamit ang One-Cable Technology

Pag-alis sa mga siklo ng pagpapahinto-at-pagpapagalaw: Kontinuong kontrol sa paggalaw sa pamamagitan ng sinasabay na torque/posisyon na feedforward

Ang One cable tech, o OCT para maikli, ay nagpapadali ng mga bagay sa pamamagitan ng pagsasama ng parehong kuryente at data sa isang kable lamang imbes na sa maraming kable. Ito ay nagpapababa ng kaguluhan ng wiring sa halos 60% ayon sa mga pagsusulit. Ngunit ang tunay na mahalaga ay kung paano ito gumagana sa aktwal na operasyon. Ang sistema ay nakakapagpapanatili ng tuloy-tuloy na daloy ng impormasyon tungkol sa torque at posisyon sa bawat axis, kaya walang mga nakakainis na pagpapahinto at pagpapagalaw kapag gumagalaw sa iba't ibang bahagi ng toolpath. Ang mga makina ay nananatiling gumagalaw nang tuloy-tuloy, na nangangahulugan ng mas mahusay na kontak sa workpiece at mas pare-parehong presyon ng pagputol sa buong proseso. Isang tagagawa ang nakakita ng halos kalahating pagbaba sa kanilang setup time kapag lumipat sila sa OCT sa mga mainit na espasyo kung saan ang tradisyonal na instalasyon ay tumatagal ng napakadaming oras.

18% na pagbaba sa cycle time sa mataas na kahusayan na pagpapaikot—sinuri sa produksyon ng 4-axis CNC lathes

Ang mga pagsubok sa mga linya ng produksyon ay nagpapakita na kapag isinasama ang teknolohiyang OCT sa mga multi-axis na sistema, ang mga cycle time para sa mga operasyon ng presisyon na turning ay tumatala ng pagtaas na humigit-kumulang 18%. Ano ang dahilan? Ang sentralisadong synchronization ay binabawasan ang signal lag sa pagitan ng iba't ibang drive, kaya mas maayos ang pagkakatugma ng mga bahagi kapag hinahandle ang mga kumplikadong contour. Nakita rin ng isang pangunahing tagagawa ang isang napakaimpresibong resulta. Pagkatapos nilang magpalit sa single cable setup ng EtherCAT, naiulat nila ang humigit-kumulang 30% na pagbaba sa mga problema dulot ng pagkabigo ng mga kable. Ito ay lubos na makatuwiran dahil ang mas kaunting connection point ay nagreresulta nang natural sa mas maaasahang performance, lalo na sa mga kapaligiran kung saan ang mga makina ay patuloy na kumikilos nang may mataas na antas ng vibration.