集成步进电机修整精确的金属成型成本
后规是压闸上的电动多轴参考边，并使用智能步进，以降低系统复杂性，改善整体设计。
学习目标
- 集成步进电机被设计成一系列板材金属弯曲压制动器辛辛那提公司。
- 集成步进电机运行闭环，并通过CANopen通信。
- 这些变化导致了CI的压闸工艺改进。
图1:辛辛那提公司提供激光切割系统、自动化、压闸、剪切、输送系统、粉末金属系统和增材制造系统。在过去的100年里，这家美国公司已经提供了5万多台金属加工机器。这压闸从辛辛那提公司(CI)弯曲金属板。该材料的边缘与CI的笛卡尔后规的机动边缘接合。辛辛那提公司提供。
集成步进电机被设计成一系列钣金弯曲压机制动器由辛辛那提公司(CI)，一个机床制造商。
压机制动器有一个或多个被称为后规的机动边缘，作为尺寸和方向参考。就像专业级台锯的撕裂栅栏一样，工业制动器上的后规帮助操作员准确地将材料定位在模具上。
由冲压机成型的材料被手动或自动推入后规并紧贴在后规。然后一个压模降低到材料卷曲，弯曲或弯曲。为了降低设计成本，并在每个金属成形周期之前保持快速和精确的后表定位，CI选择了集成步进电机。
辛辛那提公司(Cincinnati Inc.)生产的折弯机从40吨容量的20号材料折弯机到2000吨的折弯机都有串联弯曲4-in。金属板。在大量的货物和车辆中发现了压闸上形状的金属件，包括:
- LED灯具上的铝反射漫射器
- 电脑机箱及其他金属电子外壳
- 餐厅厨房设备，包括不锈钢炸鸡炸锅、加热站和工作台面
- 冰箱、洗衣机等大型电器本体
- 金属灯和电线杆
- 运输驳船体，农用设备部分，非公路设备桶和抓手。
压闸后规使用一到六个电动马达(通常是伺服马达)在多个方向定位工件。采用6个机动参考面，为复杂零件的可靠成形提供了三维空间每个方向上的两个参考点。大多数新的压闸标配多轴电动后规。CI使用两个“马达为后规垂直轴-称为r轴压闸。然后我们在水平平面上使用其他的X轴和z轴电机，”CI电气工程经理Bill Molleran说。
电机是集成步进模型，具有NEMA 34框架尺寸和3.5 Nm的扭矩能力。
CI在垂直轴上切换到这些步进器作为成本效益的举措。以前，垂直轴由永磁刷伺服电机、独立控制器和弹簧电动制动器移动。从一对集成的步进电机中获得所有这些组件的功能可以降低成本。步进电机包括一个闭环伺服驱动伺服机构，遵循速度/扭矩曲线，最大限度地提高电机驱动性能。
设计了这种高效单元优化转矩/帧比，降低标准步进电机的热量和噪声水平。
步进电机驱动滚珠丝杠可达8英寸。r轴行程。它们是后规载荷的一部分，因为它们在水平轴上行驶。它们的轻巧和紧凑的尺寸有助于设计的动态。此外，精度可与以前的电机相媲美。
Molleran说:“有了步进电机的编码器，我们获得了更高的分辨率——尽管这需要我们改变电机与螺旋带的比例。”
更具体地说，伺服电机一般是低转矩、高速电机，而步进电机往往是高转矩、低速电机;因此，它们有不同的RPM最佳点。这意味着Molleran的团队不得不放弃旧设计的减速器，在电机输出轴上增加一个大滑轮，在滚珠丝杠上增加一个小滑轮，这有助于提高分辨率。
图2:STXI运动是全球运动控制和伺服解决方案的设计者和供应商。最近，该公司由Servotronix闭环伺服驱动器提供动力的stepIM集成步进电机被指定为辛辛那提公司的新系列钣金弯曲压机制动器。为了降低设计成本，并在每个金属成形周期之前保持快速和精确的后表定位，CI选择了STXI Motion的stepIM集成步进电机。由STXI Motion提供
步进电机兼容CANopen
集成步进电机运行闭环，并通过CANopen通信。CI产品营销总监Matt Garbarino表示:“我们的压机制动器需要CANopen连接，并且电机控制器需要兼容CAN CIA 402标准(以前是DSP402)。
“CANopen电机控制器通信是常见的，并且已经建立，并且CI已经使用了很长时间。事情正在朝着EtherCAT以及其他基于以太网的技术，这似乎是未来的发展方向，”Molleran说。
该电机与CI压闸机的canopen控制器集成在一起。与现有CI压闸机控制架构的兼容性意味着CI工程师很少需要重新设计工作。一体化格式的电子集成到电机，使一个具有成本效益和紧凑的解决方案。
集成步进电机需要更少的零件，更少的电线
由于集成步进电机包含控制电子，CI能够用一个部件替换几个不同的部件。
Molleran说:“我们以前必须从一家公司购买制动器，从另一家公司购买控制器，从第三家公司购买电机……然后再处理所有的集成问题。”
图3:传统方法需要将编码器、制动器、控制器和电机分开布线。集成电机简化了电源和控制接线。由Servotronix开发的ServoStudio调试软件补充运动控制，满足了CI的工程师。由STXI Motion提供
集成电机减少了机器接线，如在CI的情况下，控制器位于后规附近，消除了长电线运行。
“集成电机无需通过电缆将编码器、制动器和电机相位信息来回传递到控制柜中的中央控制器，只需电源和CAN现场总线连接即可。后者适合长距离飞行，”Molleran说。
Molleran在CI的团队选择了等级为IP20的步进电机，因为不需要密封防止环境进入。
“因为我们已经在一个密封良好的系统中安装了电机，所以我们不需要带有密封连接器的IP65版本。事实上，这种电机的接线端子很容易布线，比密封连接器更便宜。”Molleran说。
进入驱动器的48 Vdc电源作为24 V逻辑电源的保活备份，反过来，保持逻辑电路供电，以避免在任何电源断开时重新定位或重置的需要。电机驱动包括一些输入/输出(I/ o)，尽管CI在这个应用中只使用了一个家庭参考开关，采用了接近传感器的反馈。在使用集成电机之前，CI使用其他I/O模块进行独立的制动通信和电源电路。现在，所有这些都集成在电机内部。
电机还允许消除编码器反馈。Molleran说:“在之前的系统中，我们单独采购编码器，并将其构建在电机的后面。”“要做到这一点，我们需要在电机前面安装一个制动器，并将其连接到控制器上，但现在，编码器已经与集成电机一起封装在了一起。”
组态软件易于设置
每个CI刹车都配有一个触摸屏PC控制器，该控制器运行在微软Windows 10操作系统上，并作为一个HMI，尽管没有任何机器逻辑在PC控制器的人机界面(HMI)上执行。取而代之的是，机器控制采用了CI内部制造的电路板上的独立微控制器的形式。微控制器运行实时操作系统、电机、伺服系统和液压控制。CANopen提供与系统电机的连接。
调试软件以补充这些控制是CI的关键因素。“我们在集成不同制造商的CAN驱动器方面取得了不同程度的成功。”Molleran说，软件的使用是无缝的。“制造商对我们采用的DS402标准的支持程度存在很大差异。更复杂的是，这个标准也很灵活。”
他补充说:“有时，CI不得不开发定制驱动程序，以使供应商的软件正常工作。但是我不需要做任何重大的软件更改，就可以将stepIM调试软件添加到我们的系统中。这是另一个不用头疼的项目。”
Molleran继续说道:“除了改变配置值，总是会有一些问题迫使我们在软件方面进行更改。这是一个高度可配置的控制…但制造商使用奇怪的速度单位，如rpm / s加速-混合分钟和秒，例如-嗯，这需要一些调整。”这个项目避免了这些调整。
折弯机工艺改进
CI每月销售一到二十多台压闸机，在该领域拥有5.8万台机器。该公司自20世纪70年代以来一直供应制动压力机，现在销售使用滚轮螺杆和混合伺服泵的全电动机床圣世纪效率。对于其压闸后规的未来迭代，CI正在考虑使用集成伺服电机，主要是为了提高后规速度。
Molleran说:“即使是扭矩过大的伺服电机也只是暂时减速……然后在系统校正后恢复最佳性能。”
CI仍然使用独立的控制器和后表水平轴上的有刷伺服，并热衷于将它们改为集成伺服电机。然而，成本限制和与covid相关的供应链问题推迟了设计升级。
Molleran说:“但我们随时都可以拿到集成伺服电机样品，我们对改进设计和削减成本的可能性感到兴奋。”
除了其紧凑的尺寸，集成驱动电机解决方案消除了对单独驱动器的需求，最大限度地减少占地面积和连接电缆。特别是当使用多轴机床时，在提高机床整体性能的同时，在布线和机柜成本和尺寸方面的节省变得至关重要。
图4:20 22年5月20日，STXI Motion和辛辛那提公司在俄亥俄州辛辛那提市举行会议。左起依次为比尔·莫勒兰(左三)、尤西·巴尔布尔、巴里·巴托斯(STXI北美COO)、阿迪·基达尔(STXI CEO)。提供:STXI Motion和辛辛那提公司
尤西Balbul,总经理,STXI北美．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，
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关键词:步进电机，电机和驱动器
在线
参见额外的电机和驱动器的故事//www.globalelove.com/discrete-manufacturing/motors-drives/
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