System napędowy frezarki

Moduły liniowe to kompleksowe rozwiązania mechatroniczne firmy WObit, które umożliwiają realizację przemieszczeń liniowych. Moduły zbudowane są w oparciu na profilach wykonanych ze stopu aluminium, zapewniającego dobre właściwości wytrzymałościowe przy stosunkowo niskiej masie. Rodzina modułów MLA, w zależności od wymagań klienta, może być napędzana silnikiem krokowym, DC, BLDC lub serwonapędem AC.

Konstrukcja nowego modułu liniowego MLAS16, o którym wspomniano we wstępie, oparta jest na profilu aluminiowym, prowadnicy liniowej oraz śrubie kulowej z nakrętką. Zastosowanie śruby kulowej pozwala na uzyskanie maksymalnej siły przesuwu do 1000 N oraz zapewnia sporą precyzję ruchu, umożliwiającą ustalenie położenia wózka z powtarzalnością do setnych części milimetra. Rozdzielczość pozycjonowania modułu przy śrubie o skoku 5 mm i z serwonapędem AC może wynieść do 0,0005 mm w zależności od klasy zastosowanej nakrętki.

Ze względu na wzmocnioną konstrukcję nowego modułu, a także zwiększony zakres roboczy do 1000 mm, może on zostać wykorzystany np. do pozycjonowania wrzeciona we frezarce. Profil MLA jest kompatybilny z innymi systemami profilowymi, dzięki czemu moduły liniowe produkowane przez WObit stanowią łatwe oraz ekonomiczne rozwiązanie służące do budowy układów wieloosiowych XYZ.

W oparciu na MLAS16 można na przykład przygotować układ pozycjonujący wrzeciono maszyny w trzech osiach z dokładnością do 0,1 mm. Przy tworzeniu projektu należy stosować się do odpowiednich zasad konstruowania, aby zapewnić odpowiednią sztywność konstrukcji. Jako napęd można zastosować 400 W silniki serwo SMH60S-0040 o prędkości obrotowej 3000 obr./min i znamionowym momencie obrotowym 1,27 Nm.

W przypadku modułu o długości 1 m znamionowa prędkość wynosi 1000 obr./min. Do kontroli silnika serwo przeznaczona jest seria FD422, wyposażona w interfejs RS232, RS485 (Modbus RTU) oraz CANopen, wykorzystywane m.in. do komunikacji ze sterownikiem PLC czy panelem HMI. Sterowniki mogą pracować w kilku trybach: krok/kierunek (analogicznie do silników krokowych), kontroli prędkości, momentu, pozycji, dojazdu do zadanej pozycji krańcowej.

Fot. 1. Komponenty składowe omawianego systemu

Zamiast silników serwo, jako napęd modułu MLAS16 można zastosować również mocne silniki krokowe z serii 57BYGH. Przykładowo, silnik 57BYGH805 o znamionowym momencie obrotowym 1,6 Nm pozwala przesuwać wózek z siłą 65 N, co w przypadku śruby o skoku 5 mm pozwala na uzyskanie siły przesuwu 1,4 kN. W danej aplikacji jako kontroler można wykorzystać poczwórny sterownik silnika krokowego SQCA244, przeznaczony do sterowania maszyn CNC. Umożliwia on sterowanie silnikami do 4 A z podziałem krokowym maksymalnie do 1/64.

Sterownik ma przełączniki umożliwiające zmianę podziału kroku oraz prądu dla każdego kanału osobno. SQCA244 ma standardowe wejścia sygnałów CLOCK/DIR wyprowadzone na rozłącznych złączach śrubowych oraz wspólne wejście ENABLE. Ponadto sterownik wyposażony został w złącze LPT, które pozwala na bezpośrednie sterowanie silnikami z komputera PC (np. za pomocą oprogramowania MACH). Do dyspozycji użytkownika są także dwa wyjścia przekaźnikowe oraz cztery optoizolowane wejścia, które mogą być sterowanie za pomocą portu LPT.

Innym przykładem konstrukcji wykorzystującej posuw w kilku osiach, której konstrukcja częściowo bazuje na modułach liniowych, jest nowy robot Desktop CDR480 firmy WObit. Jego podstawę stanowi platforma kartezjańska typu desktop, która umożliwia realizację przemieszczenia w czterech osiach, z czego trzy osie realizują ruch liniowy, a jedna ruch obrotowy.

Urządzenie ma duży zakres roboczy, który dla osi X oraz Y wynosi 450 mm, dla osi Z 100 mm, a dla osi obrotowej 340°. Maksymalna prędkość w osiach X, Y to 200 mm/s, w osi Z 100 mm/s, natomiast w osi obrotowej 340°/s, co pozwala na dynamiczną realizację procesów. Robot desktop charakteryzuje się wysoką dokładnością pozycjonowania do 0,006 mm w osiach X,Y, 0,003 mm w osi Z oraz do 0,1° w osi obrotowej. Powtarzalność w osiach liniowych wynosi 0,01 mm, natomiast w osi R 0,2°. Robot może zostać obciążony masą do 10 kg.

Do sterowania pracą robota został wykorzystany kontroler MIC488. Umożliwia on generowanie trajektorii ruchu wszystkich osi urządzenia oraz sterowanie innymi funkcjami realizowanego procesu. Robot programowany jest za pośrednictwem komputera z wykorzystaniem odpowiedniego oprogramowania, natomiast program pracy może być wybierany na 4,3" wyświetlaczu bądź zewnętrznie przez magistralę RS485.

Robot desktop CDR480 przeznaczony jest do wykorzystania jako stanowisko samodzielne lub w linii technologicznej. Urządzenie zostało przystosowane do współpracy z transporterem, dzięki czemu pozwala na realizację zautomatyzowanego procesu. Na system transportowy składa się moduł główny montowany na ruchomym stole robota oraz moduły boczne, podający i odbierający element. Maksymalna prędkość posuwu wynosi 40 mm/s.

W zależności od zastosowania, robot może zostać doposażony w odpowiednie akcesoria umożliwiające realizację np. lutowania, wiercenia otworów czy przenoszenia elementów z miejsca na miejsce. Inne aplikacje, w których doskonale sprawdzi się robot typu desktop, to wkręcanie śrub, aplikacje dozujące, pomiarowe czy też automatyczny montaż. Zapraszamy do obejrzenia robota desktop oraz innych robotów WObit podczas pracy na stoisku 37, hala 7 w trakcie targów ITM w Poznaniu.

P.P.H. WObit E. K. J. Ober s.c.
www.wobit.com.pl