実点科技リモートI/O XB6S PTOパルス出力ユニットの基板裁断積層システムにおける応用

基板裁断積層システムは高精度な生産設備であり、その主な機能は大面積の基材を予め設定した寸法・形状に従って裁断し、裁断後の基板を精密に積層することで、後工程の回路基板製造プロセスの要求を満たすことです。PCB製造、電子部品加工などの分野で広く使用されています。

本システムは多軸駆動ユニット、裁断機構、視覚位置決めユニット、積層ロボットアーム及び制御ユニットなどで構成されており、裁断効率と精度を大幅に向上させ、材料損失を低減すると同時に、複雑な異形基板の加工要求にも対応できます。

今回の事例で使用した実点科技製品：XB6S-PN2002、XB6S-3200、XB6S-0032B、XB6S-PT04Aなど

一、生産工程の紹介

基板裁断積層システムの作業フロー：位置決め－経路計画－裁断実行－積層制御

位置決め：視覚システムにより基板をスキャンし、板材の位置、寸法及び輪郭データを取得することで、裁断開始点と経路の精密な一致を確保します。

経路計画：設計図面またはリアルタイムに入力される加工パラメータに基づいて裁断経路を生成し、刃先の運動軌跡を最適化することで効率を高め、廃材を削減します。

裁断実行：4軸ステッピングシステムが裁断刃先を駆動し、予め設定された経路に沿って多次元運動を行うことで、直線、曲線及び異形輪郭の切断を完了します。

積層制御：裁断後の基板はロボットアームにより予め設定された順序で把持・積層され、分割された部材が整然と並び、傷が付かないことを確保します。

二、I/Oユニット適用方式

従来の裁断システムは固定プログラム制御に依存しており、異なる規格の基板に切り替える際にはサーボパラメータと動作ロジックを再設定する必要があり、時間がかかるうえに専門要員による操作が必要となるため、生産効率に影響していました。お客様は、外部入力パラメータによって裁断パスを自動的に適合させ、4軸サーボの同期高精度制御を実現すると同時に、電気配線の複雑さを低減し、システムの応答速度と安定性を向上できる柔軟な制御システムを強く求めていました。

システムバスはPROFINETプロトコルを採用しており、バスカプラユニットXB6S-PN2002をネットワークの中核ノードとして、デジタル入力ユニットXB6S-3200、デジタル出力ユニットXB6S-0032B、およびPTOパルスシリーズの4チャネルPTOパルス出力ユニットXB6S-PT04AをPLC制御ネットワークに統合し、基板裁断積層システムの信号交換と多軸動作制御を協調して実現しています。このうち、デジタル入出力ユニットは基板裁断積層システムにおいて各種スイッチタイプの信号処理を担当し、XB6S-PT04Aは4軸ステッピングシステムを精密に制御しており、主に以下の3種類が挙げられます——

1、位置決め制御：上位機器は、あらかじめ設定された裁断プログラムに基づき、PROFINET通信プロトコルを介してXB6S-PT04Aユニットに位置決め指令を送信します。ユニットは指令を受信すると、パルス出力信号によって4軸ステッピングシステムを制御し、アームを指定位置まで移動させることで、基材の精密な位置決めを実現します。ユニットは高精度なパルス出力と高速応答をサポートし、位置決めプロセスの正確性と安定性を確保します。

2、裁断制御：位置決めが完了すると、上位機器は裁断指令を送信し、XB6S-PT04Aユニットは指令に基づいて4軸ステッピングシステムを制御し、モータをあらかじめ設定された裁断パスと速度に従って裁断動作させます。ユニットは複数の動作モード（絶対位置モード、相対位置モード、速度モードなど）をサポートしており、実際の需要に応じて柔軟に選択でき、裁断プロセスの高精度・高効率を確保します。また、XB6S-PT04Aユニットは台形加減速機能を備えており、モータの加速・減速プロセスを滑らかに制御することで、裁断プロセス中の振動や衝撃を低減し、裁断品質を向上させます。

3、積層制御：裁断が完了すると、上位機器は積層指令を送信し、XB6S-PT04Aユニットは4軸ステッピングシステムを制御して、裁断済みの基板を積層プラットフォームへ移動させ、あらかじめ設定された積層順序と位置に従って精密に配置します。XB6S-PT04Aユニットはモーション統合機能をサポートしており、積層プロセス中に速度、位置、運転モードをリアルタイムで調整し、積層の安定性と正確性を確保します。さらに、原点復帰機能も備えており、積層完了後に自動的にアームを初期位置に戻し、次回の裁断・積層操作に備えます。

三、XB6S-PT04Aユニット紹介

XB6S-PT04Aユニットは、ほとんどのステッピング/サーボモータの駆動シーンに対応可能であり、高周波出力、多チャネル、多パルスモード、多動作モードなどの特長により、産業用ロボットの動作制御、精密ラインの同期システム、包装機械のタイミング制御など幅広い分野で活用され、自動化分野における安定運転と高効率生産の確固たる支えとなっています。