Trong bối cảnh công nghiệp hóa và tự động hóa ngày càng phát triển, việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến để nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong sản xuất trở nên cực kỳ quan trọng. Máy cắt tấm laser chính xác cao là một trong những thiết bị tiên tiến, mang lại nhiều lợi ích vượt trội trong việc gia công kim loại và các vật liệu khác. Bài viết này sẽ giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và giải pháp lắp đặt hệ thống máy cắt tấm laser chính xác cao, đồng thời phân tích những lợi ích mà nó mang lại.
1.Tổng quan về máy cắt tấm laser độ chính xác:
1.1. Khái niệm:
Máy cắt tấm laser sử dụng tia laser để tạo ra một chùm tia có mật độ năng lượng cao. Chùm tia này được tập trung và điều chỉnh thông qua hệ thống đường quang trước khi chiếu lên bề mặt của vật liệu được gia công. Khi chùm tia laser chiếu vào bề mặt, nó tạo ra nhiệt độ cao đủ để làm cho vật liệu nóng chảy hoặc bay hơi.
Cùng lúc đó, một luồng khí áp suất cao được đẩy qua chùm tia laser, giúp thổi bay các phần của vật liệu nóng chảy hoặc bay hơi ra khỏi vùng cắt. Quá trình này cho phép máy cắt mặt phẳng laser cắt và gia công các vật liệu kim loại và phi kim loại một cách chính xác và nhanh chóng, mà không cần sử dụng các công cụ cơ khí truyền thống.
1.2.Cấu Tạo:
- Bộ điều khiển cắt laser
- 4 Trục sử dụng hệ động cơ-driver servo
- Laser và bộ điều khiển công suất Laser
- Hệ động cơ – biến tần để cấp phôi
- PLC điều khiển hoạt động biến tần
1.3.Nguyên Lý Hoạt Động:
- Bộ điều khiển cắt laser: Hoạt động như một máy CNC, truyền các thông tin vị trí và tốc độ cho các driver servo, đồng thời điều khiển phát công suất cho đầu laser.
- Trục servo X, Y1: Định vị vị trí cắt thô trên mặt phẳng phôi.
- Trục Y2: Điều khiển vị trí cắt tinh cho laser.
- Trục Z: Điều khiển độ cao của laser cắt, quản lý trạng thái cắt, nghỉ và về gốc cho máy.
- Hệ động cơ biến tần: Cung cấp động lực cho hệ cấp phôi.
- PLC: Liên kết với máy cắt laser, điều khiển biến tần cấp điện cho động cơ để cấp phôi cho máy.
2. Giải pháp:
2.1.Giải pháp sử dụng xung:
Bộ điều khiển tiếp nhận mã nguồn cho hình cần khắc, tính toán nội suy, chạy tuần tự logic và gửi tín hiệu xung cho driver servo. Tín hiệu xung này mang thông tin về vị trí, tốc độ và hướng đi của động cơ.
Bộ điều khiển gửi thông tin về độ cao trục Z và công suất laser cho bộ điều khiển phát laser, phát tín hiệu vị trí theo dạng analog về driver điều khiển độ cao và tín hiệu khuếch đại công suất cho laser.
PLC giao tiếp với bộ điều khiển laser qua chân IO để biết lúc nào cần cấp phôi, phát tín hiệu tần số và lệnh bật/tắt cho biến tần dưới nhiều dạng khác nhau như analog, digital hay truyền thông để biến tần phát điện cho động cơ chạy theo yêu cầu.
2.2.Giải pháp sử dụng truyền thông EtherCAT:
Mã nguồn gia công: Hoạt động tương tự với giải pháp sử dụng xung.
Truyền thông: Thay vì phát xung và tín hiệu analog, giải pháp truyền thông sử dụng một cáp chung và giao tiếp với các driver servo bằng giao thức EtherCAT.
PLC: Giao tiếp với biến tần qua giao thức Modbus, thông tin truyền xuống vẫn là tần số và lệnh chạy, dừng.
3. Thông tin các thiết bị:
- Servo Driver Y7S:
- Motor Servo X6- Series:
- PLC FAs- series:
- Biến tần KOC550:
4. Lợi ích khi sử dụng giải pháp
- Tốc độ cao, độ chính xác cao: Với encoder quang 23 bit, động cơ có tốc độ góc danh định lên đến 4000 rpm, dễ dàng đạt tới tốc độ dài 120 m/min.
- Phản hồi nhanh: Vòng điều khiển có thời gian trễ chỉ 62.5 us, băng thông vòng tốc độ 3.5 KHZ, vòng vị trí thời gian trễ < 1 ms.
- Quán tính cao, mômen lớn: Động cơ MG series X6, được so sánh với servo Yaskawa, nhận ra sự kết hợp hoàn hảo giữa quán tính cao và mô-men xoắn cao.
- Tích hợp linh hoạt: Tích hợp với nhiều bộ điều khiển cắt laser như của Fiendess, Weihong, Beckoff, qua các giao thức như EtherCAT, M3, PROFINET.
- Khả năng chống nhiễu môi trường: Giúp hệ thống hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt có nhiều loại nhiễu điện từ và quang học.
