Высокая точность и превосходная динамика фрезерных станков с ЧПУ.
Компания Bretzel GmbH Antriebs-und Elektrotechnik выбрала серводвигатели
Sigma 5 c связью по EtherCAT в качестве оборудования для модернизации фрезерных станков с ЧПУ. Это решение позволило получить лучшие показатели динамики, точности и производительности системы.
Компания расположена в немецком городе Эшборн, поставляет большую часть необходимых компонентов автоматики для производителей ЧПУ, обеспечивая продукцией рынок в приборостроительной промышленности и литейном производстве. Bretzel GmbH Antriebs-und Elektrotechnik, совместно с производителями систем управления, разрабатывает решения для уже существующих и новых станков с ЧПУ. В этих системах используется высокопроизводительное ПО ЧПУ, работающее на базе промышленного ПК. Основная задача управления движением и низкоприоритетный проект ПЛК (CoDeSys) запускаются независимо от других процессов, происходящих в ПК (в режиме реального времени), обеспечивая плавное перемещение, при сложной геометрии траектории.
В настоящий момент поддерживается до 9 синхронных осей при интерполированном перемещении. На рисунке показан небольшой четырех-осевой станок, в котором ось X представлена двумя параллельными сервоосями, объединенными в так называемый портальный станок. Независимо от возможностей программы управления движением, по умолчанию доступен интерфейс Windows, который предлагает пользователю все современные сети и опции для подключения.
Динамичный сервопривод.
Оси станка с ЧПУ управляются с помощью серводвигателей Yaskawa Sigma 5. Если быть более точным, Bretzel выбрали модели серводвигателей серии
SGMAV. Сервосистема Sigma 5 состоит из серводвигателя и привода (сервоусилителя). Эта серия сервоприводов включает в себя поворотные двигатели, прямой привод и линейные двигатели. Поворотные модели имеют минимальное время позиционирования и достигают высокой точности позиционирования, которая равна 1 мкм. Также есть возможность использования производительного ПО для быстрого ввода в эксплуатацию -
SigmaWin+.
Сервосистема Sigma 5 имеет высокие динамические показатели, в связи с чем она способна обеспечить минимальное время фрезерования. Кроме того, двигатели характеризуются необычайной точностью и высокой надёжностью. Абсолютный 20-ти битный энкодер, с разрешением 1048576 импульсов на оборот, позволяет точно определить положение вала двигателя в любой момент времени. Низкий момент инерции и компактные размеры позволяют достигать колоссального ускорения системы.
Используя
функцию автонастройки для автоматической оптимизации привода, и функцию подавления вибраций (Vibration Suppression), для подавления вибраций в механике станка, можно достичь практически бесшумной работы и значительного подавления вибраций в станке, даже при низких скоростях. Таким образом обеспечивается оптимальная работа в высокоточных системах. В то же время снижается износ оборудования, что оказывает положительное влияние на жизненный цикл станка.
Легко осуществляется ввод в эксплуатацию и диагностика компонентов Sigma 5 с удобным программным обеспечением SigmaWin+. Эта программа не требует особых знаний или ручной подстройки привода. Автоматический алгоритм позволяет настроить две оси (Gantry), в высокопроизводительном станке, менее чем за два часа, вместо привычных восьми.
Система реального времени с EtherCAT.
Существуют опциональные интерфейсы EtherCAT, CANopen, POWERLINK и MECHATROLINK II/III для интеграции сервосистем Sigma 5 в широкий диапазон решений автоматики. В решении Bretzel серводвигатель Sigma 5 и привод
SGDV (на который установлена дополнительная плата EtherCAT) соединяется по EtherCAT с контроллером управления движением. Для питания приводов используется однофазная сеть напряжением 230В (есть варианты, где приводы питаются от 3 фаз 230В или 3 фаз 400В). Питание нагрузки и логики подключается раздельно, то есть силовая часть и система управления изолированы друг от друга. Контроллеры поддерживают функцию безопасного останова, что позволяет им прекратить работу двигателей в случае возникновения аварийной ситуации, даже при приложенном напряжении задания.
Интерфейс реального времени EtherCAT обеспечивает максимальную производительность всей системы, предоставляя полный доступ к информации о состоянии привода. Кроме того, управление ЧПУ согласует работу многоосевой синхронной интерполированной системы перемещения.
Связь обеспечивается через стандартный протокол CANopen (CoE = CANopen через EtherCAT). Интерфейс EtherCAT CoE позволяет создавать синхронизированные распределенные системы приводов с более высокой скоростью передачи данных и повышенной помехоустойчивостью. Поэтому трехкоординатное фрезерование может быть выполнено с очень высокой точностью.
Компактный преобразователь частоты V1000.
В дополнение к Sigma 5, станки с ЧПУ, от Bretzel, были снабжены еще одним устройством производимым компанией Yaskawa – компактным преобразователем частоты
V1000 с векторным управлением. С помощью него управляются шпиндельные моторы. В этом преобразователе осуществлена возможность точного и надежного управления двигателями с постоянными магнитами. V1000 оптимально работает с асинхронными двигателями и синхронными двигателями с постоянными магнитами в широком диапазоне мощностей от 100 Вт до 15 кВт. Осуществлено это благодаря использованию высокодинамичной разомкнутой векторной структуры управления током (OLV). Даже при малой скорости система развивает почти номинальный момент. Стандартно V1000 может формировать от 0 до 400 Гц выходной частоты. В случае двухполюсного шпиндельного двигателя, это эквивалентно синхронной частоте вращения 24000 оборотов в минуту. Для более быстрого вращения есть специальное исполнение преобразователя с выходной частотой до 1000 Гц. У V1000 есть и еще одно существенное преимущество: являясь самым компактным преобразователем частоты, он имеет наименьшие установочные габариты в сравнении с другими преобразователями.
Заключение.
Используя сервоприводы
Sigma 5 и преобразователи частоты
V1000 от Yaskawa, инженеры, из компании Bretzel GMBH Antriebs-und Elektrotechnik, модифицировали оборудование станков с ЧПУ и получили высокую динамику, точность и производительность.
