一、引言

玻璃精雕机加工精度高、机器稳定、成品精细、加工速度快、生产效率高，且玻璃有易碎、易损伤等缺点，要实现对玻璃的精细加工，伺服系统必须精度高、响应快、同步性好。玻璃精雕机在工作的时候会在加工位置浇注切削液，切削液有一定的腐蚀性，且含有油成分，在高速铣刀下切削液会形成水雾，如果伺服电机、伺服驱动器和伺服线缆防护不好，水雾会腐蚀伺服系统，且伺服驱动器内会形成油污，造成伺服工作故障。所以伺服系统防护等级、可靠性要求高。

二、产品/方案介绍

2.1 玻璃精雕机设备原理

玻璃精雕机工作原理是运用电脑绘图并导出程序，将程序导入到精雕机CNC系统。CNC系统根据程序代码驱动X、Y、Z轴伺服行走轨迹，同时控制变频器驱动主轴电机，主轴电机带动刀具高速旋转。Y轴带动玻璃工件前后运动， X、Z轴伺服带动刀具左右、上下运动。根据X、Y、Z轴运动轨迹，刀具对玻璃工件进行切屑，可以实现打孔、开槽、倒边、异型等加工。在加工的同时在玻璃切屑处喷注切削液，切削液起到冷却、润滑、清洗、吸振的作用。

为了提高加工效率，市场上一般是四头精雕机，即可以同时加工4块同样形状的玻璃。为了进一步提高效率，加工的同时可以实现下料和上料的工作，所以设备具有两组4工位，共8个工位。这样可以实现4块玻璃在加工的同时，可以将已经加工好的4块玻璃下料，下料完后将新的待加工玻璃上料，为下次加工做好准备。每组4工位共用一个Y轴伺服，所以有2个Y轴前后伺服，分别是Y1、Y2轴；共有4个加工刀具，对应有4个主轴电机，4台变频器，以及4个Z轴上下伺服，分别是Z1、Z2、Z3、Z4轴；4个刀具共用一个X轴伺服实现左右运动。待下料和上料的那组工位，对应的Y轴会将其移动到指定的位置，由人工或者其它辅助机械手进行下料和上料操作。

为了节省人工操作，有些设备配有一个上下料搬运机械手，将4块已经加工好的玻璃下料到固定位置的水槽中，之后将4块摆好的待加工玻璃搬运到4个空工位上。机械手需要实现XYZ运动，所以配置了V、W轴伺服，以实现机械手X、Y方向的运动（为了区分加工的X、Y轴，机械手的X、Y轴用V、W轴表示）；机械手Z方向因为长度一样，为了节省成本所以用气缸替代伺服。同时设备配置一个待加工玻璃原料仓，原料仓配一个伺服将玻璃提升到一个固定高度，有一个气缸将固定高度的玻璃摆放到皮带上，每摆放一块玻璃，皮带运动一个位置，直到摆放好4块玻璃。摆放好的4块玻璃待机械手来取料并上料到空工位上。原料仓伺服用A轴表示。皮带用步进驱动。

2.2 英威腾方案介绍

2.2.1  方案特点

* 采用EtherCAT总线控制方式，总线周期最小可达250微秒，较小的总校周期可让位置指令精细化，降低指令位置的波动幅度，让伺服运行更加平稳，同时提高多轴之间的同步性。此外，采用总线方案，可大幅度降低接线工作、有效降低故障率。

* 速度响应频率高。速度响应高达2kHz，大幅提高处理速度，缩短整定时间，最大限度地发挥高端机械性能。

* 出色的定位精度。配套23位高分辨率编码器，分辨率达到0.15角秒，定位更精准，低速加工更平稳，加工表面更光洁。高分辨率可让加工更加精细。绝对值编码器，断电电机位置不丢失，从而不用每次启动系统都要回零操作，提高加工效率，减少操作员的无用操作。

2.2.2  方案系统图

2.2.3  方案配置表

三、产品/方案优势

1. 高防护等级。因为玻璃精雕机使用环境有喷水、水雾及油污的问题，英威腾方案不仅电机采用IP67高等级防护设计，动力线、编码器插头也采用专门设计，有效防护喷水、浸泡等问题，大幅度提升了产品可靠性。

此外，虽然控制柜里没有喷水情况，但是因为有水雾的存在，普通的驱动器很容易损坏。英威腾针对玻璃精雕机设备，驱动器做了专门处理。首先在保障不过温的情况下采用了无风扇自然散热方案，减少水雾入侵驱动器内部，损坏器件。其次加厚了电路板的三防漆，进一步防护了水雾的侵坏。

2. 负载惯量识别。具备在线和离线两种惯量辨识模式，自动辨识系统内部增益参数。缩短系统整定时间。

3. 4个自动/手动陷波滤波器，不需要进行繁琐的振动频率测定便可自动检测振动，并设定陷波滤波器。通过该陷波滤波器，可消除电机异音和振动。在陷波滤波器功能的条件下，伺服的刚性可设为20以上，且电机不异响、不振动。高刚性意味着高增益，高响应，大幅提高系统跟随性和同步性。

高跟随性和同步性，可以降低玻璃破碎的概率，加工效果无限接近设计的图形，不会出现突点或变形的情况。

4. 英威腾可提供玻璃精雕机专用主轴变频器，可提供配套服务；且英威腾拥有30多家海内外办事处和联保中心，40+家海内外分支机构，其中8个海外分支机构，200+家渠道合作伙伴，营销网络遍布全球60多个国家和地区。英威腾拥有较强的售前和售后能力，能为客户提供高效、高质量的服务。

四、客户收益

以前因为伺服防护等级不够，故障率高，加大了售后成本，且降低了品牌影响力。用了英威腾方案后提高了设备的可靠性，降低了售后成本。提高了系统跟随性和同步性，降低玻璃破碎的概率，提高了产品合格率。

五、现场应用图片

六、结束语

英威腾DA200玻璃精雕机专用伺服，是一款高性能的EtherCAT总线伺服，具有高可靠性、跟随性和同步性，能降低设备故障率，提高产品良品率。