Bretzel GmbH utiliza la tecnología de control de Yaskawa

Fresado CNC con la máxima precisión y dinamismo

Bretzel GmbH Antriebs- und Elektrotechnik optó por el sistema de servomotor Sigma-5 con capacidad EtherCAT de Yaskawa para el equipo personalizado de fresadoras CNC. La solución de accionamiento garantiza los más altos estándares en términos de dinámica, precisión y rendimiento.

La empresa, ubicada en Eschborn (Alemania) entregó una gran parte de los componentes de automatización necesarios a un fabricante de CNC que suministra a los clientes en la industria de fabricación de herramientas y moldes. Las soluciones conjuntas para máquinas CNC existentes y nuevas se desarrollan en estrecha colaboración con el fabricante del control. Aquí se utiliza un núcleo CNC de alto rendimiento basado en PC. El kernel NC y el PLC CoDeSys aguas abajo se ejecutan independientemente de los otros procesos en la PC en operación en tiempo real, lo que permite movimientos sin sacudidas incluso en geometrías complejas.

Actualmente, se admiten hasta nueve ejes síncronos en el recorrido interpolado. La figura 1 muestra una pequeña máquina de 4 ejes en cuyo eje X se incorporaron dos servoejes paralelos en la llamada operación de pórtico. Independientemente de la capacidad de NC, una interfaz completa de Windows está automáticamente disponible para la máquina, ofreciendo a los usuarios todas las opciones modernas de red y conexión.

Potente tecnología de accionamiento

Los ejes de las máquinas CNC son accionados por servomotores Yaskawa Sigma-5. Más específicamente, Bretzel optó por modelos de la serie SGMAV. El servosistema Sigma-5 es un servoaccionamiento que consta de servomotores, servoamplificadores y un potente software de configuración Sigma Win + (Fig. 2). La serie comprende motores rotativos, accionamientos directos y motores lineales. Con tiempos de posicionamiento cortos, los modelos estándar logran una alta precisión de posicionamiento de más de 1 μm.

Como un servosistema altamente dinámico, el Sigma-5 proporciona tiempos de fresado mínimos. Además, los motores se caracterizan por un funcionamiento extremadamente preciso y prácticamente sin desgaste. Un sistema de codificador absoluto de 20 bits con más de 1 millón de incrementos por revolución del motor detecta la posición precisa del motor en cualquier momento. Las dimensiones compactas y la configuración de baja inercia permiten una enorme aceleración.

Gracias a la llamada función de autoajuste para la optimización automática del accionamiento y una función de filtro automático para suprimir la vibración, los motores Sigma-5 también funcionan silenciosamente y prácticamente sin vibraciones a bajas velocidades. El funcionamiento óptimo está garantizado en aplicaciones de alta precisión. Al mismo tiempo, se reduce el desgaste de la máquina, con un efecto positivo en los costos del ciclo de vida.

La puesta en marcha y el diagnóstico de los componentes Sigma-5 son simples y rápidos con el software SigmaWin + fácil de usar. La configuración manual o la experiencia especial es innecesaria. El algoritmo de autoajuste permite la configuración perfecta de, por ejemplo, dos ejes en máquinas de alto rendimiento en menos de dos horas, en lugar de los ocho habituales.

Sistema de bus EtherCAT en tiempo real

Existen interfaces modulares para EtherCAT, CANopen, POWERLINK y MECHATROLINK II y III para la integración de servomotores Sigma-5 en amplias soluciones de automatización. La solución Bretzel combina el servosistema Sigma-5 con una interfaz EtherCAT. Los servocontroladores de la serie SGDV con la tarjeta opcional EtherCAT lo hacen posible. Los servocontroladores se suministran con 1 x 230V. La carga y el voltaje lógico están conectados por separado. Los controladores ofrecen una parada segura aprobada que les permite apagarse de manera fiable en el caso de una parada de emergencia a pesar del voltaje de carga aplicado.

Este rápido sistema de bus EtherCAT en tiempo real garantiza el máximo rendimiento al tiempo que proporciona acceso completo a todos los registros de control e información de estado. Además, el control NC permite realizar movimientos de trayectoria interpolados síncronos multieje.

La comunicación se garantiza a través del protocolo estandarizado entre fabricantes CANopen (CoE = CANopen sobre EtherCAT). La interfaz EtherCAT CoE permite la construcción de sistemas de accionamiento distribuidos y sincronizados con una mayor velocidad de transmisión de datos y una mayor fiabilidad. Los movimientos de fresado tridimensionales pueden ejecutarse con el más alto grado de precisión del contorno.

Variador de frecuencia compacto V1000

Además del Sigma-5, se empleó otro componente Yaskawa en las fresadoras CNC configuradas por Bretzel: los husillos están controlados por un variador vectorial compacto V1000, Fig. 3). Cuando los motores de imanes permanentes pueden controlarse de manera precisa y fiable, este variador de frecuencia proporciona una solución fiable y eficiente. Con su control vectorial de corriente altamente dinámico (vector de bucle abierto), impulsa de manera óptima motores síncronos de imanes permanentes y asíncronos en el rango de potencia de 100W a 15 kW. Incluso a velocidades extremadamente bajas se logra al menos un par nominal. Como estándar, el V1000 puede suministrar hasta 400 Hz en el lado de salida. En el caso de un eje de 2 polos, esto equivale a 24.000 revoluciones síncronas por minuto. Existe una versión de software con hasta 1,000 Hz para husillos giratorios más rápidos. Presentado como el variador de frecuencia compacto más pequeño del mundo, el V1000 tiene la ventaja de requerir muy poco espacio.

Conclusión

El sistema de servoaccionamiento Yaskawa Sigma-5 y el variador compacto V1000 han permitido a Bretzel GmbH Antriebs- und Elektrotechnik personalizar el equipo de las máquinas CNC. El resultado es un alto grado de dinamismo, precisión y rendimiento.