等離子體、激光和水射流切割機(jī)有一個共同之處：客戶尋求新一代性能。　　當(dāng)制造商進(jìn)行機(jī)床升級換代時，他們看重的是能夠更快、更可靠地生產(chǎn)更高質(zhì)量的產(chǎn)品的功能。這意味著，作為機(jī)床制造商，其聲譽(yù)和成功取決于能否提供最佳的性能、設(shè)計和集成。所有這些都取決于運動控制系統(tǒng)的優(yōu)化。五個主要的優(yōu)化訣竅包括現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)、控制環(huán)帶寬、伺服電機(jī)設(shè)計、反饋選擇和布線。
　　1.選擇適合的現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)　　過去使用的是幾種不同的總線類型，新型金屬成型系統(tǒng)幾乎統(tǒng)一使用多種以太網(wǎng)版本之一，實現(xiàn)了易用性并確保最高性能。但是，即使在以太網(wǎng)協(xié)議家族內(nèi)，性能也是相對的，選擇錯誤的總線體系結(jié)構(gòu)會顯著降低執(zhí)行速度，繼而降低切割質(zhì)量和精確度?！　o論是使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)控制器（如 Hypertherm）還是定制的控制器，定義切割的位置點以確定的方式從控制器一個接一個傳到驅(qū)動器。點的每個 x/y 組合之間的時間間隔嚴(yán)格且無偏差。此外，對于高度動態(tài)的應(yīng)用（比如精密切割），這些時間間隔非常短，一般在 500 微秒至 1 毫秒之間。更長的時間間隔意味著切割精確度降低，而變化的時間間隔則表示扭曲的切割?！　∫蕴W(wǎng)連接器看起來一樣，但不同版本的以太網(wǎng)的工作方式并不相同，必須為相應(yīng)工作選擇適合的版本。但是，任何驅(qū)動器的現(xiàn)場總線端口都必須支持一種工業(yè)以太網(wǎng)版本，且總線上的所有設(shè)備都必須兼容并已正確配置。　　在現(xiàn)場總線上的所有設(shè)備間實時傳輸確定性數(shù)據(jù)時，并非所有工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議都具有相同的能力?？茽柲Ωㄗh使用 EtherCAT，因為該協(xié)議擁有快速、實時且支持 CANopen、FailSafe over EtherCAT (FSoE) 以及其他的特征。
常見體系結(jié)構(gòu)的性能比較（來源：IEBmedia）
　　2.優(yōu)化帶寬　　更高帶寬本質(zhì)上與更高速度相關(guān)。隨著控制環(huán)帶寬的提高，系統(tǒng)可實現(xiàn)剛性更強(qiáng)的電機(jī)行為，減少錯誤并縮短瞬時響應(yīng)時間。結(jié)果是對位置、速度和轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)更靈敏的控制。對于許多日常切割應(yīng)用，這些因素可能不是很關(guān)鍵。但是，對于下一代切割機(jī)，控制環(huán)帶寬對于性能至關(guān)重要。　　然而，雖然高帶寬能夠?qū)崿F(xiàn)高性能，但它也還需要高性能運動組件。風(fēng)險在于，如果驅(qū)動器和電機(jī)無法利用控制環(huán)中的快速變化，更高頻率可能會導(dǎo)致不穩(wěn)定問題。例如，高慣量電機(jī)可能無法實現(xiàn)所需的加速度，這些不足會被反饋到控制環(huán)中?！　×硪粋€常見問題是帶寬匹配。在多軸應(yīng)用中，需要足夠的帶寬在每個軸上執(zhí)行所需的移動。但是，如果不同軸之間的帶寬不完全匹配，切割的形狀將會扭曲，因為軸以不同的速率響應(yīng)控制環(huán)的反饋。雖然與帶寬沒有直接關(guān)系，但集成龍門的應(yīng)用程序也需要在兩個平行的軸之間交叉耦合，以確保協(xié)調(diào)運動。
　　您的驅(qū)動器應(yīng)提供簡單、高度準(zhǔn)確的工具，以匹配各個軸之間的帶寬。當(dāng)決定使用伺服電機(jī)時，尋找低慣性設(shè)計，以提供高帶寬、高性能應(yīng)用所需的加速度和扭矩響應(yīng)，而不會對系統(tǒng)造成干擾。科爾摩根 2G 運動控制系統(tǒng) 做到了這一點，同時還包括龍門模式算法，簡化了龍門側(cè)之間的交叉耦合?！?strong>　3.選擇電機(jī)并確定適合的尺寸
　　另一個常見的錯誤是在沒有考慮電壓或電流飽和風(fēng)險的情況下，將電機(jī)尺寸減小或選擇了錯誤的電機(jī)設(shè)計。簡而言之，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，或Kt，不能超過總線電壓允許的值。如果驅(qū)動器無法提供必需的電壓或電流，則電機(jī)可能無法執(zhí)行所需運動?！　〗鉀Q方案是在電機(jī)選型過程中預(yù)先集成電氣計算功能。了解可用電流和電壓的準(zhǔn)確值后，即可客觀地評估所需的電機(jī)設(shè)計和尺寸。可能需要換成更大電機(jī)?；蛘?，可考慮使用配有不同繞組的同一電機(jī)，該繞組使電壓和電流需求達(dá)到新的平衡。這樣，將很有可能獲得所需的性能，且無需增加電機(jī)尺寸，甚至能夠減小尺寸。
　　尋找能夠提供運動控制設(shè)計和產(chǎn)品選型專業(yè)知識的合作伙伴，解決電壓和電流飽和問題，在電源給定的實際條件下確保最佳性能?！?strong>　4.將反饋設(shè)備與應(yīng)用需求相匹配
　　反饋設(shè)備為驅(qū)動器或控制器提供信息來確保電機(jī)或負(fù)載在適當(dāng)時間達(dá)到所需速度和位置。為特定應(yīng)用選擇的反饋設(shè)備會對成本、速度和準(zhǔn)確性產(chǎn)生重大影響?！　≡隽烤幋a器提供兩個輸出信號，指明運動和方向。這些信號只能跟蹤相對位置，因此需要使用數(shù)字接口來計算絕對位置。在電源中斷或應(yīng)用出錯時，軸必須在重啟前返回到原位置，因為編碼器不會跟蹤絕對位置。在一些應(yīng)用中，這可能是一個安全問題。增量編碼器在某種程度上還易受電氣噪聲干擾，可能需要使用輸出濾波器和采取其他措施來解決問題。
　　絕對編碼器的成本一般高于增量編碼器，但具有多種優(yōu)點。由于絕對編碼器生成數(shù)字代碼來表示電機(jī)軸角度，能夠提供準(zhǔn)確位置和速度信息，無需更多處理。如果電源中斷，絕對編碼器將在重啟時報告正確位置，無需返回至原位置。這些編碼器還能夠支持非常高的分辨率，具有卓越的抗噪性，并提供單電纜選件?！　⌒兤魇橇硪环N選件。這些模擬設(shè)備圍繞變壓器設(shè)計，利用轉(zhuǎn)子和定子繞組之間的電壓對比，在電機(jī)軸轉(zhuǎn)動一圈的范圍內(nèi)提供絕對位置。旋變器是堅固耐用的設(shè)備，通常用于惡劣環(huán)境，但典型旋變器無法為最高精度的切割應(yīng)用提供需要的分辨率。　　科爾摩根 SFD 反饋將堅固耐用的旋變器體系結(jié)構(gòu)與添加的電子裝置組合在一起，構(gòu)成一個精確度更高的設(shè)備，提供即插即用的設(shè)置，還有一個優(yōu)點是提供單電纜選件?！　∷羞@些反饋類型都有各自的用途，但必須選擇最適合的技術(shù)來保持要實現(xiàn)的機(jī)床性能。特別要注意的是，成本不高的反饋設(shè)備可能有隱藏成本，比如難以調(diào)整運動控制以可靠地滿足需求
　　5.選擇電纜確保可靠性和性能　　最后，選擇電纜的重要性 很容易被忽視，但這不是一個可以節(jié)省開支或事后再考慮的領(lǐng)域。如果電纜中的線規(guī)尺寸過小，則會在效率和可靠性方面出現(xiàn)問題。如果電纜無法正確接地和屏蔽，則電氣噪聲會導(dǎo)致反饋錯誤并降低總體系統(tǒng)性能。如果絕緣和連接器不合格，長期使用很可能會出現(xiàn)故障?！　‰娎|的數(shù)量、尺寸、重量、靈活性和布局也會產(chǎn)生重要影響。例如——尤其是在龍門系統(tǒng)中——電纜是負(fù)載的一部分，會導(dǎo)致必須由伺服系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐献А⒅亓亢秃弦?guī)問題。在大多數(shù)情況下，單電纜設(shè)計可能很有用，因為與雙電纜系統(tǒng)相比，它在電纜和連接器兩方面都更易于布線且更輕。　　由較大電機(jī)驅(qū)動的龍門可得益于兩根電纜的靈活性，而不是一根較厚和較硬的單電纜。與機(jī)器設(shè)計的所有方面一樣，電纜的選擇也需要找到性能的正確平衡，同時絕不能影響質(zhì)量?！　?strong>成為科爾摩根的合作伙伴，獲得最優(yōu)運動控制方案　　科爾摩根不止是供應(yīng)商。我們更是合作伙伴，全心全力助您取得成功。您的工程師可與我們創(chuàng)建運動控制系統(tǒng)的工程師，以及了解如何滿足特殊金屬成型要求的設(shè)計人員直接交流。 我們的自助式設(shè)計工具可幫助您在線建模、選擇和優(yōu)化產(chǎn)品。我們的制造、設(shè)計、應(yīng)用和服務(wù)中心遍布全球，無論您在何處，都能夠獲得其他合作伙伴無法提供的可靠供應(yīng)、聯(lián)合研發(fā)專業(yè)知識和個性化的支持。無論是升級現(xiàn)有機(jī)床還是設(shè)計為客戶提供最先進(jìn)技術(shù)的下一代機(jī)床，我們都能幫助您創(chuàng)造卓越。