高創運動控制方案 攜手直線 CNC 行業步履不停
文:高創傳動科技開發(深圳)有限公司2023年第三期
導語:直線CNC技術,指的是在數控機床應用場景中使用直線模組來替代傳統CNC的滾珠絲杠結構。由于直線電機具有機械結構簡單、高動 態、高精度等特點,在要求高精度、高動態響應的CNC機床上,直驅性能更出色、參數更優異,實現了高精度、高速度、長行程和低噪音, 且參數可場內預標定,免去了現場調試,并支持客戶適配直線電機參數預錄入等,安裝更方便。
1 行業背景
直驅電機價格下降和市場對速度和精度的高要求,帶 動了整個直驅市場發展。它正在取代傳統的滾珠絲桿傳動方 式,特別是隨著半導體行業發展,直驅電機極大地提高了機 器性能,預計2030年全球市場規模可達到$25億。直驅電機 也對行業有更高的要求:場景要求高速、高精度;必須采用 高性能控制算法;控制上也有特殊功能和特別要求。
2 直線挑戰
直線運動是通過使用旋轉電機或者旋轉到直線傳動方式 實現的。在技術層面上,高創通過研究直線運動和直驅電機 之間的內在關系,提出使用直驅電機直接驅動動子運動,直 接帶動負載進行工作的綜合解決方案,解決了旋轉到直線傳 動方式速度、精度的限制問題,全方位提高了機器設備各方 面的性能。高創技術創新團隊打破傳統思維,從直驅電機及 其控制系統的維度尋找突破口,實現直驅電機的性能提升。
3 高創支持
直線驅動技術憑借強勁性能、高速度的特性,在直線 CNC行業中脫穎而出:如高創CDHD、CDHD2伺服驅動器, 以其精準高效的技術優勢,占據了國內直驅市場70%以上的 份額,為直線CNC行業設備穩定運行提供保障。
(1)CDHD高性能伺服驅動器
高創CDHD高性能伺服驅動器具有一下主要性能:
? 支持EtherCAT、CANOpen、脈沖控制,自帶多路數 字量輸入輸出和模擬量輸入輸出接口,支持STO安全扭矩關 斷功能;
? 支持多種類型反饋,包括:增量型差分編碼器, Hall霍爾傳感器,Resolver旋變型編碼器,1vpp,EnDat 2.2,BiSS-C,SSI等,非常適合驅動第三方電機,例如音圈、直
驅電機和直線電機;
? 采用先進的HD控制算法。HD算法可以做到更快的響 應,更小的跟隨誤差和更小的整定時間,從而使得整個運動 控制系統精度更高,響應更快,更穩定;
? HD控制參數可以自整定,調試簡單。
(2)CDHD2高性能伺服驅動器
高創CDHD2高性能伺服驅動器的主要性能特點如下:
? 具備第二編碼器接口,可以實現全閉環控制,達到更 高的定位精度;
? 支持兩路PCOM比較輸出功能,輸出延時小于1us,支 持周期位置觸發、位置表格觸發和時間偏移觸發三種方式, 非常適合3C、激光微加工等行業的精確位置觸發或時間觸發 需求;
? 內置剛性和柔性龍門功能;
? 內置誤差補償表,客戶可以通過激光干涉儀測量軸的 實際位置誤差數據,輸入補償表進行補償,最終實現極高的 定位精度。
同時高創引入了Codesys的SM3_CNC功能庫,有望在 CNC控制器上取得技術性突破。高創目前可以定制化開發簡 單的CNC平面加工功能,應用團隊也正在針對CNC的應用界 面來開發上位操作軟件,將逐步實現在操作界面上通過導入 DXF文件生成G代碼,加工路徑可視化等功能。
4 方案應用
CNC (電腦數控) 是精密金屬加工機床的核心。高創伺服 方案為精密加工設備提供更優的性能選擇:更高的動態特性 和控制精度,更高的進給速率和加速度,更低的振動噪聲和 更小的磨損,目前已在直線龍門雕銑加工中心、六軸PCB鉆 孔機、直線五軸加工中心、搖籃式五軸加工中心、六軸數控 滾齒機等CNC領域得到了廣泛的應用,并獲得了用戶市場的高度好評。
(1)方案應用1 ——直線龍門雕銑加工中心
傳統的機床進給驅動系統是“旋轉電機+滾珠絲杠”機 構。這種驅動系統涉及的中間部件多,運動慣量大,而且滾 珠絲杠本身具有物理局限性,因此產生的線性速度、加速度 及定位精度均有限,不能滿足超高速、高精密加工的需要。
方案配置:
X軸:CD HD 驅動器;Y 軸:CD HD 驅動器;z 軸: CDHD-RO驅動器+PH2電機。
(2)方案應用2——六軸PCB鉆孔機
高創伺服方案應用使鉆孔機實現:
六 軸 P C B鉆 孔 機 主 要 應 用 于 P C B基 板 鉆 孔 , 對 精 度、速度要求高加工速度可達80m/min,鉆孔精度可達 ±0.0T8mm。
XY軸使用直線電機驅動,免保養,無磨損,效率大幅提 升,通過光柵實現全閉環控制,精度更高。
方案配置:
X軸:CDH D驅動器;Y軸:CDH D驅動器;Z軸: cDHD-RO驅動器+PH2電機。
(3)方案應用3 ——直線五軸加工中心
方案配置:
X軸:CDH D驅動器;Y軸:CDH D驅動器;Z軸: CDHD-RO驅動器+PH2電機;
第四軸B:CDHD驅動器+DD電機;第五軸C:CDHD驅 動器+DD電機。
應用領域:直線五軸加工中心應用于復雜曲面的高效、
精密、自動化加工,是汽車、船舶、航天航空、模具、高精
密儀器等民用工業和軍工部門迫切需要的關鍵加工設備。
(4)方案應用4——搖籃式五軸加工中心
XYZ軸使用傳統伺服電機,旋轉軸使用DDR馬達,使搖
籃式五軸加工中心的運動控制系統精度更高,響應更快。
方案配置:
X軸:CDHD- RO驅動器+PH2電機;Y軸:CDHD- RO
驅動器+PH2電機
Z軸: CDHD- RO驅動器+PH2電機;A軸:CDHD驅動 器+DD電機;C軸:CDHD驅動器+DD電機。
應用領域:五軸磨具、航空航天等。
(5)方案應用5—— 六軸數控滾齒機
六軸數控滾齒機通過展成或分度方式加工齒軸、齒輪(直 齒、斜齒、錐齒等),工作臺使用DD馬達,精度更高,響應 更快。
方案配置:
X軸:CDHD- RO驅動器+PH2電機;Y軸:CDHD- RO
驅動器+PH2電機
Z軸:CDHD-RO驅動器+PH2電機;
A軸:CDHD驅動器+DD電機;B軸:CDHD驅動器 +DD電機;C軸:CDHD驅動器+DD電機。
應用領域:齒輪制造、蝸桿制造等。
高創憑借領先的運動控制部件產品及整體解決方案,為 包括直線CNC、鋰電、光伏、半導體在內諸多行業提供更符 合市場需求的產品,為工業轉型升級、可持續發展注入更多 動力。
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