レーザーマーキングおよび彫刻装置のモーションコントロールモーターは、 いくつかの異なるジョブを実行します。スキャン ヘッドの下にワークピースを配置したり、ガントリーを移動したり、焦点の高さを調整したり、円筒部品を回転したりする場合があります。
正しいモーターは、どのコンポーネントが動くか、そしてその動きがレーザーとどのように相互作用するかによって決まります。治具のインデックス作成に適したモーターは、連続的な回転彫刻やガントリーの急速な反転には適さない場合があります。
まずモーション アーキテクチャを定義し、次に負荷、トルク、速度、フィードバック、およびコントローラーの互換性を評価します。このアプローチは、電力またはエンコーダーの分解能だけでモーターを選択するよりも有用な仕様を提供します。
目次
検流計スキャナーは、小さなミラーと特殊なアクチュエーターを使用してビームを制御します。多くのマーキングマシンでは、ミラーが光フィールド内のマーキングパターンをトレースしている間、ワークピースとスキャンヘッドは静止したままになります。
従来の産業用サーボ モーターは、検流計アクチュエーターの直接の代替品ではありません。
機械軸は機械の能力を拡張します。より大きな部品を移動したり、複数のマーキング位置を表示したり、高さを調整したり、ワークピースを回転したりできます。一部のシステムは、処理中にこれらの軸をスキャナーと調整します。
モーション機能 |
何が動くのか |
選択に関する主な懸念事項 |
|---|---|---|
X/Y位置決めステージ |
ワークまたは治具 |
移動量、積載量、再現性、整定時間 |
ガントリー彫刻 |
レーザーヘッドまたはブリッジアセンブリ |
トルク-速度性能、移動質量、剛性、反転動作 |
Z軸調整 |
ヘッド、レンズアセンブリ、またはワークピースプラットフォーム |
垂直荷重、焦点位置の再現性、および荷重保持構造 |
回転軸 |
チャック、ローラー、治具、ワーク |
慣性、振れ、滑り、角度位置決め、および同期 |
調整されたステージとスキャナー |
機械軸とビームの位置 |
タイミング、キャリブレーション、座標調整、コントローラー機能 |
位置決めエラーや振動により、テキストが歪んだり、繰り返されるパスがずれたり、継ぎ目が目に見えたりする可能性があります。ただし、マーキングの品質は、レーザー出力、パルス設定、焦点、光学系、材料、治具によっても異なります。
ぼやけたマークが自動的にモーターの問題を示すわけではありません。同様に、高解像度エンコーダは、読み取り可能なコードや一貫した彫刻深さを保証できません。
寸法精度、配置公差、深さのばらつき、コードの可読性、または合意された視覚標準など、ワークピースで必要な結果を定義します。
オープンループステッパーシステムは、利用可能なトルク、速度、位置決め性能が要件を満たしている場合に適しています。負荷が動作能力を超えると、見逃した動きを検出せずに位置を失う可能性があります。
閉ループステッパーはフィードバックを追加しますが、サーボシステムはフィードバックを使用して動作限界内で動作を調整します。どちらも、機械的エラーや制御エラーをすべて排除するものではありません。
ネジ、ベルト、またはギアを駆動する回転サーボは、機械軸のオプションです。リニア モーターは直接直線力を提供し、回転から直線への伝達を排除しますが、それでも適切なガイド、フィードバック、熱設計、および制御が必要です。
タイガーモーションさん 標準のサーボ モーターは、 回転軸の評価の開始点となります。その リニアモーターの範囲を検討することもできます。 直接直線運動が機械設計に適している場合は、
回転モーターの場合、加速トルク、摩擦、外部負荷、トランスミッションを介して反映される慣性を計算します。リニアモーターの場合、対応する力と速度の要件を計算します。
ピーク需要と連続熱負荷を個別に確認してください。インデックス作成、マーキング、反転、保持、および滞留期間を含む完全な生産サイクルが含まれます。
重要な入力内容は次のとおりです。
移動質量または回転慣性。
伝達比、ネジのリード、またはプーリーの形状。
最大速度と必要な加速度。
RMS とピーク トルク、または連続力とピーク力。
駆動電流と過負荷の制限。
減速エネルギー。
周囲温度と取り付け条件。
垂直軸の場合は、重力負荷と必要な保持またはカウンターバランスの配置も評価します。モーターブレーキが保持のみを目的としているかどうかを確認してください。日常的な動的停止に適しているとは考えないでください。
深彫りではレーザーで材料を除去するため、本質的に高いモータートルクは必要ありません。モーターの需要は軸の移動と保持によって発生しますが、パスを繰り返すと位置合わせと熱安定性の重要性が高まります。
インデックス付きマーキングステーションの場合、重要な間隔は、多くの場合、許容位置範囲内で移動して安定するのに必要な時間です。
加速度が高いと移動距離は短くなりますが、振動が発生して整定時間が長くなります。移動と定着のサイクル全体を評価します。
ガントリー ラスター彫刻の場合は、繰り返しの反転、構造共振、モーション コントローラーの加速度およびジャーク設定を確認します。ジャークは加速度の変化率を表します。適切な動作プロファイルにより機械的励起を軽減できますが、サイクル タイムにも影響を与える可能性があります。
エンコーダの分解能は、識別可能な位置値の数を表します。例えば：
シングルターン解像度 |
1回転あたりの位置値 |
|---|---|
17ビット |
131,072 |
20ビット |
1,048,576 |
23ビット |
8,388,608 |
この数値はモータ軸の精度やワークの位置決め精度を保証するものではありません。トランスミッションエラー、バックラッシュ、コンプライアンス、振れ、アライメント、温度も重要です。
絶対フィードバックにより、適切に設計されたシステムでの参照要件を軽減できます。ただし、シングルターンとマルチターンの動作は異なります。マシン参照、位置保持、メンテナンス後の回復も引き続き定義する必要があります。絶対フィードバックは移動制限や機械の安全機能に代わるものではありません。
回転軸は、マーキング操作の間に部品のインデックスを作成したり、処理中に連続的に回転したりできます。これらのモードには、さまざまなコントローラー機能が必要です。
チャック システムの場合、ワークピースの慣性、クランプ、バランス、振れ、ギアボックスの動作を評価します。ローラーシステムの場合は、接触状態と滑りの可能性も考慮してください。
連続彫刻の場合、コントローラーは角度運動をマーキングパターンとレーザータイミングと調整する必要があります。直径データと形状は、アンラップされたデザインを表面座標に変換するときに重要です。
サーボは、適切なシステムの動作調整を改善できますが、不適切な直径設定、ワークピースの滑り、または光学的キャリブレーションによって引き起こされる継ぎ目を排除することはできません。
大面積マーキングでは、位置決めとスキャンのステップを個別に使用できます。ステージが所定の位置に移動して安定し、スキャナーがフィールドにマークを付けます。
もう 1 つのアプローチは、処理中に機械の動きとスキャナの動きを調整します。これには、適切な制御ハードウェア、タイミング、座標変換、およびキャリブレーションが必要です。
オンザフライでのマーキングでは、一般的にコンベヤエンコーダフィードバックなどの動作情報を使用して、移動するワークピースを補正します。これは、調整された大面積ステージとスキャナーの処理と自動的に同じ機能になるわけではありません。
無限視野などの機能はコントローラー固有の機能です。サーボモーターが搭載されているからといって、単に使用できると考えるべきではありません。
AZ 軸は、ジョブ間でフォーカスを設定したり、彫刻レイヤー間で位置を変更したり、調整されたプロセスに参加したりできます。
一部の 3 次元スキャン システムでは、代わりに動的集束光学系を使用します。必要なソリューションは、光学アーキテクチャ、表面形状、プロセス速度によって異なります。
モーターを選択する前に、必要なフォーカス範囲、位置決め動作、および調整方法を指定します。
ソフトウェア名だけでは互換性は確立されません。 EZCAD2、EZCAD3、LightBurn、および OEM ソフトウェアは、特定のコントローラおよびサポートされているハードウェア構成で動作します。
確認する：
コントローラーのモデルとソフトウェアのバージョン。
外部軸機能をサポートしました。
コマンドインターフェースと電気的要件。
互換性のあるモーター、エンコーダー、ドライブ。
ホーミング、リミット、アラーム、イネーブル信号。
スキャナーインターフェースとレーザータイミング機能。
回転、インデックス、または協調動作のサポート。
パルス/方向はデジタルコマンドインターフェースです。 EtherCAT は同期動作と診断をサポートできますが、電磁干渉の影響を受けないわけではありません。利用可能なトルクと温度の情報は、ドライブとそのサポートされるデータによって異なります。
ハッチング間隔とパス数はプロセス設定です。これらはスキャン速度とレーザーパラメータと調整する必要があります。これらは、正しい軸のスケーリングや軌道のタイミングに代わるものではありません。
調整する前に、ガイド、カップリング、ベアリング、ネジまたはベルトのドライブ、および治具の剛性を検査してください。アライメント、移動方向、コマンドのスケーリング、および制限を確認します。
ドライブ製造元のコミッショニング手順を使用してください。自動チューニングは開始点となる可能性がありますが、実際のマシンをテストする必要がなくなるわけではありません。
シールド、接地、ケーブル配線、および環境保護については、モデル固有の指示に従ってください。実際の暴露と設置には侵入保護を選択してください。すべての密閉型レーザー機械に単一の IP 定格が必須というわけではありません。
代表的な部品、治具、生産設定をテストします。アプリケーションに応じて、以下を確認してください。
複数のステージ位置での配置と寸法。
繰り返される彫刻パス間の位置合わせ。
ロータリーシームの位置合わせとワークピースのスリップ。
マーキングが始まるまでの整定時間。
合意された検証方法を使用したコードの可読性。
長時間動作時のサイクルタイムと熱ドリフト。
アップグレードによって実際のボトルネックが軽減されるかどうかを測定します。レーザーの加工時間、取り扱い、焦点合わせ、および検査がサイクルに影響を与える可能性があります。投資収益率を見積もる際には、測定されたサイクル タイム、スクラップ、エネルギー、メンテナンス データを使用します。
通常とは異なる取り付けやフィードバックの要件については、ご相談ください。 カスタム サーボ モーター オプション。 Tiger Motion を使用した注文する前に、提案された構成と統合の責任を確認してください。
いいえ。ガルバノ専用マーキング システムでは、外部位置決め軸が必要ない場合があります。機械軸を使用する場合は、負荷と性能要件に応じてステッパー、サーボ、またはその他のアクチュエーターを選択します。
直接の代替としてではありません。検流計スキャナは、特殊なアクチュエータ、フィードバック、光学系、および制御電子機器を使用します。標準的な工業用サーボは通常、機械の機械的位置決め軸として機能します。
レーザー源のタイプだけではモーターは決まりません。必要な機械的動作、配置公差、サイクル タイム、および制御アーキテクチャを定義します。
普遍的なビット深さの要件はありません。フィードバックの分解能と精度を、トランスミッションの形状、機械的誤差、ワークピースレベルの公差とともに評価します。
制御された回転をサポートできますが、縫い目の品質は直径設定、クランプまたはローラーのスリップ、振れ、キャリブレーション、レーザー同期にも依存します。代表的な部品の完全なプロセスを検証します。
軸機能、移動量、ペイロードまたは回転慣性、トランスミッションの詳細、モーションターゲット、供給電圧、コントローラーモデルを Tiger Motion と共有します。
Tiger Motion にお問い合わせください。 モーターのオプションについて相談し、モデル固有の情報をリクエストするには、 要件を正確にレビューできるように、軸がマーク間でインデックスするのか、処理中に移動するのかを説明します。
