메카적인 정밀도 향상은 한계! 동기 성능이 높고 저진동 서보 시스템이란?

특허 끊김으로 확대되는 3D 프린터 시장

3D프린터의 개발·제조를 행하는 T사는, 시장의 확대를 예상해 하이엔드의 3D프린터 개발에 주력하고 있었습니다. 설계부 그룹 리더 U씨는 이렇게 말합니다.

최근에는 3D 프린터 시장이 고조되고 있습니다. 기한도 만료되기 때문에, 참가하는 메이커는 계속 증가하고 있습니다.
미국에서는 3D 프린터의 연구개발 촉진을 위한 보조금 프로그램이 창설되고 있으며, 유럽에서도 같은 보조금 프로그램이 설립될 예정입니다. 이에 따라 앞으로도 점점 더 시장이 확대될 것으로 예상됩니다. "

* FDM (Fused Deposition Modeling) : 열 용해 적층법. 수지를 고온에서 녹여 적층함으로써 입체 형상을 작성한다.
* SLS (Selective Laser Sintering) : 분말 소결법. 수지나 금속의 분말에 레이저를 조사하여 소결시킨다.

메카적인 정밀도 향상은 한계! ? 고품질의 조형을 실현하는 서보 시스템이 필요!

제품의 시제품·평가 공정을 대폭 삭감할 수 있기 때문에, T사에서는, 유저의 개발 기간을 단축해, 경쟁력 업에 공헌하는 3D 프린터의 개발에 매일 임하고 있었습니다.

“엄격한 경쟁을 이기기 위해 더욱 정밀한 3D 프린터를 개발할 필요가 있었습니다. 3D 프린터의 정밀도란 XY축의 부드러운 움직임과 노즐 개폐의 동기성에 기인합니다. , PLC와 펄스열 I/O로 서보 시스템을 구성해, 메카적으로 정밀도를 올리는 노력을 하고 있었습니다만, 그것도 한계였습니다. 정밀하고 고품질의 조형을 실현하기 위해, 지금까지의 XY축 각 1개의 액추에이터가 아니라, 갠트리 구조의 채용을 생각하고 있었습니다만, 그 때문에는, 지금까지 이상으로 동기 성능이 높고 저진동인 서보 시스템이 필요했습니다.」(U씨)

또, 고속화에 대해서도 과제를 안고 있었습니다.
「조형 속도를 향상시키는 것으로, 사이클 타임을 단축하고 싶습니다.그러나, 단순하게 속도 업하려고 하면, 가속·감속할 때에 진동이 발생해 버립니다.조형 품질을 떨어뜨리는 것에 하지 않습니다.
게다가, 타사와의 차별화를 도모하기 위해서도 현행 기종과 장치 사이즈는 바꾸지 않고, 조형 스페이스를 크게 하고 싶다고 생각하고 있었습니다. "(U씨)

보다 단시간에 고품질로 고밀도·고정밀한 조형을 실현하려면 어떻게 하면 좋을까, 과제는 산적이었습니다.

고속 통신 EtherCAT로 정밀도가 30% 향상! 구동부의 소형화로 조형 스페이스 15%UP!

U씨는 과제를 해결하기 위해 방문한 전시회에서 산요전기에 이러한 과제를 상담했습니다. 후일 T사를 방문하여 상세한 요건을 확인한 산요전기 영업 담당은 EtherCAT 인터페이스 탑재 AC 서보시스템 SANMOTION R ADVANCED MODEL을 제안합니다.

"제안해 주신 AC 서보시스템은 오픈 네트워크의 EtherCAT 통신 사양이었습니다. EtherCAT의 통신주기가 최대 0.125msec의 고속 통신이므로 위치 지령이 세분화되어 장치의 동작이 원활해집니다. 동기 기능에 의해 다축 동기의 제어성이 향상하는 것이었습니다. 또한, 저크 프로파일 기능에 의해, 가속·감속, 정지시의 진동을 저감해, 위치 결정 정밀도의 향상도 도모할 수 있다고 합니다. 도 기대가 있었습니다.”(U씨)

T사는, 즉시 실기에서 평가해 보는 것에.
“평가를 했더니 헤드 유닛의 정밀도를 30% 향상시키는 데 성공했다. 기계와 같은 크기로 조형 공간을 15% 크게 하는 데 성공했습니다.”(U씨)

U씨는 향후의 전개에 대해서도 말합니다.
"EtherCAT 통신의 전송 속도와 접속 방식의 자유도에 따라 향후 고객의 요구가 있으면 하나의 마스터 컨트롤러로 여러 대의 3D 프린터와 연결하여 동시에 다른 부품을 조형할 수 있는 기종의 개발을 생각하고 있습니다. 이번에 개발 산요전기 것은 최상위 기종이었지만, 시장에서는 퍼스널 스테핑 시스템도 퍼지고 있습니다. 입력의 AC 서보시스템 등 다양한 라인업 산요전기 있다는 것이었습니다.

게시일: 2019-02-04 00:00