Technologische Herausforderungen
Die stetig steigenden Anforderungen an Produktivität und Genauigkeit führen zu neuen Herausforderungen auch für die Antriebssysteme und damit für Servo-Drives. Mechanische Schwingungen und die System-Robustheit setzen diesem Drang nach Schneller und Genauer jedoch Grenzen, die es immer wieder zu überwinden gilt.
Die Triamec Motion Solution durchbricht bisherige Limiten und verschafft Ihrer Anwendung einen signifikanten Leistungsvorsprung, indem sie folgende technischen Herausforderungen hervorragend löst:
Hochdynamische Mechanismen mit geringen Lagerdämpfungen und ausgeprägten Resonanzen
Durch schnelle Reaktion der Regelung kann das System bedämpft werden. Resonanzen werden aktiv unterdrückt.
Um Prozesse zu beschleunigen und die Genauigkeit zu verbessern werden vermehrt direkt-angetriebene Achsen eingesetzt. Der Verzicht auf spielbehaftete oder spielfreie, aber elastische Getriebe hat einen sehr positiven Einfluss auf die Prozessgenauigkeit und Taktzeit. Allerdings wird es nun schwieriger, eine gute Anpassung der Last an den Motor zu erzielen. Zudem fällt die Gleitreibung des Getriebes weg, die hilft, den Antrieb zu dämpfen.
Mechanische Resonanzen treten in der Folge mit stärkerer Überhöhung auf und können schnell störend für den Prozess werden. Insgesamt wird somit die Regelung im Servo-Drive deutlich stärker gefordert als bisher. Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, muss eine fortschrittliche Regelung eine deutlich höhere Bandbreite aufweisen, um das System insgesamt und auch Resonanzen aktiv bedämpfen zu können. Triamec Servo-Drives mit einer 100kHz-Regelung erfüllen diese Forderung perfekt, mit eindrücklichen Ergebnissen.
Spielarme, stark vorgespannte Kugellager: Hohe Reibung
Nur eine schnelle Reaktion der Regelung dämpft den Ruck zwischen Haft- und Gleitreibung wirksam und ermöglicht kleinste Bahnabweichungen während der Fahrt.
Ein Ansatz, Präzisionsachsen noch genauer zu führen, ist die höhere Vorspannung der Kugellager. Solche Systeme kommen hauptsächlich in sehr langsam drehenden Fertigungsmaschinen zum Einsatz, mit Drehzahlen von weit unter einer Umdrehung pro Minute. Neben der Position spielt hier der Gleichlauf eine besonders wichtige Rolle: Der Antrieb hat der Solldrehzahl jederzeit exakt, d.h. mit minimaler Abweichung zu folgen.
Die hohe Vorspannung der Lager führt zu einer sehr hohen Gleit- und noch höheren Haftreibung. Durch die langsame Drehung befindet sich die Achse ständig zwischen Haft- und Gleitreibung, einem sehr instabilen Gebiet, das daher kaum vorsteuerbar ist. Versuche haben gezeigt, dass eine schnelle Regelung, wie sie die Triamec Servo-Drives aufweisen, hier enorme Verbesserungen von deutlich mehr als einer Grössenordnung im Gleichlauf bringt.
Schnelle Prozesse im Millisekundenbereich
Genügend Abtastungen sind für eine gute Prozessführung unerlässlich.
Schnelle Prozesse wie zum Beispiel das Wire-Bonding, wo bis zu 30 Drähte pro Sekunde zwischen Silizium-Chip und den Gehäuse-Anschlüssen gezogen werden müssen, erfordern eine hohe Abtastfrequenz: Der 20μm dicke Draht wird in nur 15ms in einer komplexen Bahn im Raum gezogen. Es versteht sich von selbst, dass diese Bahn mit genügend Abtastungen abgebildet werden muss, damit der Prozess stabil und robust wird.
Die Triamec Servo-Drives arbeiten mit einer Bahnplanung im 10kHz Takt, die innerhalb von 100μs reprogrammiert werden kann. Die 10kHz-Solldaten werden im Drive für die Positionsregelung auf 100kHz interpoliert.
Störunterdrückung
Eine schnelle Regelung reagiert schneller auf Abweichungen und kann sie somit besser unterdrücken bzw. ausregeln.
Eine gute Störunterdrückung ist neben grosser Dämpfung und gutem Führungsverhalten das Ziel jeder Regelung. Dies ist bis zu möglichst hohen Frequenzen anzustreben. Die Kundenapplikation erreicht damit eine deutlich höhere Robustheit, bessere Oberflächengüten und dadurch eine insgesamt bessere Prozessqualität.
Mit einer Stromregelung und Positions-/Geschwindigkeitsregelung von 100kHz setzt Triamec hier Massstäbe.