多工序聯(lián)動自動化設(shè)備、多工位加工機床、多軸輸送成套產(chǎn)線,普遍存在多伺服電機協(xié)同運動需求,傳統(tǒng)單軸伺服驅(qū)動器分體布置方案存在布線繁雜、柜體占用空間大、多軸同步精度難以管控等問題。MAS 多軸驅(qū)動器作為一體化集成多伺服驅(qū)動設(shè)備,采用共直流母線集約化硬件結(jié)構(gòu),整合多軸功率單元、統(tǒng)一 IO 與總線接口,依托共享內(nèi)存同步機制實現(xiàn)多軸高精度協(xié)同運動,從硬件集成設(shè)計、節(jié)能母線架構(gòu)、同步控制邏輯、現(xiàn)場裝配運維等維度,完整適配多軸聯(lián)動設(shè)備生產(chǎn)需求。
硬件集成結(jié)構(gòu)采用模塊化功率單元組合設(shè)計,產(chǎn)品按照軸數(shù)劃分多類基礎(chǔ)機型,涵蓋雙軸、三軸、四軸不同配置,每款機型可自由搭配不同功率規(guī)格的主軸單元與輔軸單元,對應(yīng)設(shè)備主軸進(jìn)給、直線進(jìn)給、旋轉(zhuǎn)輔助軸等不同負(fù)載功率需求。整機一體化殼體大幅縮減柜體內(nèi)部安裝占用空間,多軸功率單元集成于同一機身內(nèi)部,取消多臺單軸驅(qū)動獨立供電回路,外部動力線纜、編碼器線纜、控制線纜布線數(shù)量顯著減少,成套設(shè)備裝配階段布線工時得到優(yōu)化,線纜排布整潔度提升,降低后期線路故障排查難度。機身統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化安裝基準(zhǔn),不同軸數(shù)機型安裝孔位保持統(tǒng)一基準(zhǔn)尺寸,設(shè)備柜體標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計過程中無需區(qū)分多規(guī)格安裝鈑金,便于設(shè)備廠商批量鈑金開模與成套裝配。

共直流母線架構(gòu)是該多軸驅(qū)動器核心節(jié)能設(shè)計,整機內(nèi)部所有功率單元共享同一直流母線回路,設(shè)備運行過程中,某一軸電機處于制動回饋工況時,機械能轉(zhuǎn)化的電能直接通過母線供給其余處于電動運行狀態(tài)的軸,實現(xiàn)制動能量內(nèi)部循環(huán)利用,無需大功率外部制動電阻消耗回饋電能,減少電能損耗。僅當(dāng)多軸同時制動、回饋電能超出其余軸消耗容量時,剩余能量才會通過配套制動電阻釋放,相比多個獨立單軸驅(qū)動器各自配置制動電阻的方案,制動電阻功率規(guī)格可大幅縮減,同時降低設(shè)備運行階段電能消耗,適配長時間啟停、頻繁換向的多軸加工設(shè)備。母線電壓監(jiān)測、過壓保護(hù)功能集成于整機主控單元,統(tǒng)一管控全部軸單元母線安全狀態(tài),單一軸負(fù)載異常不會造成整機母線失控。
通訊總線體系延續(xù)多協(xié)議兼容設(shè)計,支持 EtherCAT、ProfiNet、MechatroLink-II、MechatroLink-III 四類工業(yè)總線,整機單總線接口即可同步傳輸全部軸的位置指令、速度指令、運行狀態(tài)、故障報警數(shù)據(jù),無需為每根軸單獨鋪設(shè)獨立總線線路。整機主控單元搭載共享內(nèi)存運算架構(gòu),上位控制系統(tǒng)下發(fā)多軸運動指令后,全部軸單元讀取同一內(nèi)存區(qū)塊內(nèi)的運動參數(shù),消除分體驅(qū)動多總線傳輸帶來的指令時序差,保證多軸啟動、換向、點位到達(dá)的時序一致性,滿足凸輪同步、電子齒輪同步、插補聯(lián)動等高精度協(xié)同工藝需求。針對多軸同步偏差敏感的加工工序,可通過內(nèi)部參數(shù)微調(diào)各軸指令補償量,修正機械傳動間隙帶來的同步誤差。
整機 IO 接口統(tǒng)一集成于機身側(cè)面,多路數(shù)字輸入、數(shù)字輸出通道共享同一信號隔離電源,全部軸的限位、原點、報警、電磁閥觸發(fā)信號統(tǒng)一接入同一組 IO 端子,無需為每臺驅(qū)動單獨配置信號接線端子臺。輸入輸出通道光電隔離設(shè)計維持穩(wěn)定抗干擾能力,區(qū)分無源開關(guān)、繼電器負(fù)載兩類信號適配場景,整機故障報警信號統(tǒng)一匯總輸出,單一軸過載、編碼器斷線、通訊中斷故障均可通過統(tǒng)一輸出端子向外傳遞,上位系統(tǒng)可一次性讀取全部軸故障信息,簡化故障點位識別流程。功率單元按照主輔軸區(qū)分管控邏輯,主軸單元承擔(dān)設(shè)備核心加工負(fù)載,輔軸單元適配進(jìn)給、輔助旋轉(zhuǎn)輕載機構(gòu),兩類單元電流、溫度檢測回路獨立運行,單一輔軸故障不會中斷主軸持續(xù)加工,保障設(shè)備基礎(chǔ)工序連續(xù)運行。
現(xiàn)場裝配環(huán)節(jié)需匹配共直流母線供電規(guī)范,整機僅需一組三相交流輸入電源,即可為全部軸功率單元供電,外部動力線纜僅鋪設(shè)一組主供電回路,相比多臺分體驅(qū)動多組供電線路,柜體內(nèi)部動力線纜排布復(fù)雜度降低。機身散熱風(fēng)道采用整體貫通式設(shè)計,多功率單元散熱通道統(tǒng)一規(guī)劃,安裝過程中需預(yù)留前后通風(fēng)空間,避免多臺設(shè)備并排安裝造成風(fēng)道堵塞。制動電阻接線端子統(tǒng)一預(yù)留于機身底部,依據(jù)整機軸數(shù)、總回饋功率匹配對應(yīng)規(guī)格制動電阻,接線階段區(qū)分功率回路與信號回路布線路徑,兩類線纜分隔敷設(shè),規(guī)避動力線纜干擾編碼器、總線信號。
日常運維分為周期性線路檢查、同步性能校驗、故障分軸處置三部分。周期性線路檢查重點核查主供電端子、總線接頭、編碼器線纜接線緊固狀態(tài),一體化機身內(nèi)部線路封閉布置,外部僅外露進(jìn)出線端子,線路老化、松動故障集中于外部接線區(qū)域,排查工作量低于分體驅(qū)動方案。同步性能校驗可在設(shè)備空載狀態(tài)下運行多軸聯(lián)動程序,讀取整機共享內(nèi)存內(nèi)各軸位置反饋數(shù)據(jù),比對各軸實際位置偏差,偏差超出允許區(qū)間時微調(diào)各軸電子齒輪比、指令補償參數(shù)。故障處置支持分軸獨立停機機制,整機主控單元可單獨切斷故障軸功率輸出,其余正常軸維持運行,檢修過程無需整機斷電,縮短故障停機時長;常見故障包含總線同步丟失、單軸過載、回饋母線過壓,同步丟失優(yōu)先排查總線接頭接觸與上位周期參數(shù),單軸過載核查負(fù)載機械卡滯與電機匹配參數(shù),母線過壓則檢查制動電阻接線與阻值完整性。
行業(yè)應(yīng)用覆蓋多軸數(shù)控加工中心、多工位沖壓自動化設(shè)備、多軸物料分揀輸送產(chǎn)線、彎箍成型成套設(shè)備等,多軸協(xié)同點位控制、連續(xù)插補聯(lián)動、凸輪跟隨等工藝場景均可適配,模塊化功率組合可根據(jù)設(shè)備軸數(shù)、各軸負(fù)載功率靈活選配機型,無需為適配負(fù)載定制多套驅(qū)動硬件方案。整機內(nèi)部集成多軸聯(lián)動專用控制算法,支持分段速度曲線規(guī)劃、多軸同步誤差閉環(huán)修正,無需上位控制器承擔(dān)全部同步運算壓力,減輕上位運算負(fù)載,適配中小型多軸自動化成套設(shè)備輕量化控制系統(tǒng)搭配需求。