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英威腾DA200伺服在东莞市玻璃精雕企业上的应用
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一、引言

玻璃精雕机加工精度高、机器稳定、成品精细、加工速度快、生产效率高,且玻璃有易碎、易损伤等缺点,要实现对玻璃的精细加工,伺服系统必须精度高、响应快、同步性好。玻璃精雕机在工作的时候会在加工位置浇注切削液,切削液有一定的腐蚀性,且含有油成分,在高速铣刀下切削液会形成水雾,如果伺服电机、伺服驱动器和伺服线缆防护不好,水雾会腐蚀伺服系统,且伺服驱动器内会形成油污,造成伺服工作故障。所以伺服系统防护等级、可靠性要求高。

二、产品/方案介绍

2.1 玻璃精雕机设备原理

玻璃精雕机工作原理是运用电脑绘图并导出程序,将程序导入到精雕机CNC系统。CNC系统根据程序代码驱动X、Y、Z轴伺服行走轨迹,同时控制变频器驱动主轴电机,主轴电机带动刀具高速旋转。Y轴带动玻璃工件前后运动, X、Z轴伺服带动刀具左右、上下运动。根据X、Y、Z轴运动轨迹,刀具对玻璃工件进行切屑,可以实现打孔、开槽、倒边、异型等加工。在加工的同时在玻璃切屑处喷注切削液,切削液起到冷却、润滑、清洗、吸振的作用。

为了提高加工效率,市场上一般是四头精雕机,即可以同时加工4块同样形状的玻璃。为了进一步提高效率,加工的同时可以实现下料和上料的工作,所以设备具有两组4工位,共8个工位。这样可以实现4块玻璃在加工的同时,可以将已经加工好的4块玻璃下料,下料完后将新的待加工玻璃上料,为下次加工做好准备。每组4工位共用一个Y轴伺服,所以有2个Y轴前后伺服,分别是Y1、Y2轴;共有4个加工刀具,对应有4个主轴电机,4台变频器,以及4个Z轴上下伺服,分别是Z1、Z2、Z3、Z4轴;4个刀具共用一个X轴伺服实现左右运动。待下料和上料的那组工位,对应的Y轴会将其移动到指定的位置,由人工或者其它辅助机械手进行下料和上料操作。

为了节省人工操作,有些设备配有一个上下料搬运机械手,将4块已经加工好的玻璃下料到固定位置的水槽中,之后将4块摆好的待加工玻璃搬运到4个空工位上。机械手需要实现XYZ运动,所以配置了V、W轴伺服,以实现机械手X、Y方向的运动(为了区分加工的X、Y轴,机械手的X、Y轴用V、W轴表示);机械手Z方向因为长度一样,为了节省成本所以用气缸替代伺服。同时设备配置一个待加工玻璃原料仓,原料仓配一个伺服将玻璃提升到一个固定高度,有一个气缸将固定高度的玻璃摆放到皮带上,每摆放一块玻璃,皮带运动一个位置,直到摆放好4块玻璃。摆放好的4块玻璃待机械手来取料并上料到空工位上。原料仓伺服用A轴表示。皮带用步进驱动。

2.2 英威腾方案介绍

2.2.1  方案特点

* 采用EtherCAT总线控制方式,总线周期最小可达250微秒,较小的总校周期可让位置指令精细化,降低指令位置的波动幅度,让伺服运行更加平稳,同时提高多轴之间的同步性。此外,采用总线方案,可大幅度降低接线工作、有效降低故障率。

* 速度响应频率高。速度响应高达2kHz,大幅提高处理速度,缩短整定时间,最大限度地发挥高端机械性能。

* 出色的定位精度。配套23位高分辨率编码器,分辨率达到0.15角秒,定位更精准,低速加工更平稳,加工表面更光洁。高分辨率可让加工更加精细。绝对值编码器,断电电机位置不丢失,从而不用每次启动系统都要回零操作,提高加工效率,减少操作员的无用操作。

2.2.2  方案系统图

2.2.3  方案配置表

序号 名称 功率 型号 品牌 作用
1 CNC控制器 / EtherCAT总线

2 X轴伺服 750w 驱动器:SV-DA200-0R7-2-N0 英威腾 加工刀具X方向伺服轴
电 机:SV-TH08-0R7G-2-9A0
3 Y1轴伺服 750w 驱动器:SV-DA200-0R7-2-N0 英威腾 第1组工位Y方向伺服轴
电 机:SV-TH08-0R7G-2-9A0
4 Y2轴伺服 750w 驱动器:SV-DA200-0R7-2-N0 英威腾 第2组工位Y方向伺服轴
电 机:SV-TH08-0R7G-2-9A0
5 Z1轴伺服 400w 驱动器:SV-DA200-0R4-2-N0 英威腾 加工刀具1的Z方向伺服轴
电 机:SV-TH06-0R4G-2-9A4
6 Z2轴伺服 400w 驱动器:SV-DA200-0R4-2-N0 英威腾 加工刀具2的Z方向伺服轴
电 机:SV-TH06-0R4G-2-9A4
7 Z3轴伺服 400w 驱动器:SV-DA200-0R4-2-N0 英威腾 加工刀具3的Z方向伺服轴
电 机:SV-TH06-0R4G-2-9A4
8 Z4轴伺服 400w 驱动器:SV-DA200-0R4-2-N0 英威腾 加工刀具4的Z方向伺服轴
电 机:SV-TH06-0R4G-2-9A4
9 A轴伺服 400w 驱动器:SV-DA200-0R4-2-N0 英威腾 原料仓上料伺服
电 机:SV-TH06-0R4G-2-9A4
10 V轴伺服 400w 驱动器:SV-DA200-0R4-2-N0 英威腾 机械手X方向伺服
电 机:SV-TH06-0R4G-2-9A0
11 W轴伺服 750w 驱动器:SV-DA200-0R7-2-N0 英威腾 机械手Y方向伺服
电 机:SV-TH08-0R7G-2-9A0
12 主轴变频器 1.5kw GD20-1R5G-S2 英威腾

三、产品/方案优势

1. 高防护等级。因为玻璃精雕机使用环境有喷水、水雾及油污的问题,英威腾方案不仅电机采用IP67高等级防护设计,动力线、编码器插头也采用专门设计,有效防护喷水、浸泡等问题,大幅度提升了产品可靠性。

此外,虽然控制柜里没有喷水情况,但是因为有水雾的存在,普通的驱动器很容易损坏。英威腾针对玻璃精雕机设备,驱动器做了专门处理。首先在保障不过温的情况下采用了无风扇自然散热方案,减少水雾入侵驱动器内部,损坏器件。其次加厚了电路板的三防漆,进一步防护了水雾的侵坏。

2. 负载惯量识别。具备在线和离线两种惯量辨识模式,自动辨识系统内部增益参数。缩短系统整定时间。

3. 4个自动/手动陷波滤波器,不需要进行繁琐的振动频率测定便可自动检测振动,并设定陷波滤波器。通过该陷波滤波器,可消除电机异音和振动。在陷波滤波器功能的条件下,伺服的刚性可设为20以上,且电机不异响、不振动。高刚性意味着高增益,高响应,大幅提高系统跟随性和同步性。

高跟随性和同步性,可以降低玻璃破碎的概率,加工效果无限接近设计的图形,不会出现突点或变形的情况。

4. 英威腾可提供玻璃精雕机专用主轴变频器,可提供配套服务;且英威腾拥有30多家海内外办事处和联保中心,40+家海内外分支机构,其中8个海外分支机构,200+家渠道合作伙伴,营销网络遍布全球60多个国家和地区。英威腾拥有较强的售前和售后能力,能为客户提供高效、高质量的服务。

四、客户收益

以前因为伺服防护等级不够,故障率高,加大了售后成本,且降低了品牌影响力。用了英威腾方案后提高了设备的可靠性,降低了售后成本。提高了系统跟随性和同步性,降低玻璃破碎的概率,提高了产品合格率。

五、现场应用视频/图片

六、结束语

英威腾DA200玻璃精雕机专用伺服,是一款高性能的EtherCAT总线伺服,具有高可靠性、跟随性和同步性,能降低设备故障率,提高产品良品率。


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