I clienti richiedono una riduzione della manutenzione e delle dimensioni delle attrezzature e una velocità più rapida e una configurazione della macchina. Per soddisfare questi requisiti, i produttori di attrezzature stanno scegliendo il movimento del servo-controllato rispetto ai componenti meccanici.

Il controllo del movimento definisce le capacità e le limitazioni di una macchina. Pertanto, per massimizzare la sua velocità e flessibilità e per ridurre la manutenzione, spesso è necessario aggiornare il modo in cui il movimento è controllato all'interno di quella macchina. La maggior parte dei motivi per la conversione da tradizionali progetti di controllo e dispositivi al servomozione è ottenere uno o più di questi vantaggi:

• Aumentare la produttività. I servomotori producono alti tassi e velocità di accelerazione.
• Aumentare la precisione. I servos possono offrire l'elevata precisione necessaria per elaborare un pezzo in rapido movimento.
• Aumentare la flessibilità. I servos offrono versioni elettroniche di componenti tradizionalmente meccanici. Ad esempio, i profili elettronici a camme possono essere cambiati quasi istantaneamente. I profili di movimento programmabili possono adattarsi alla dimensione e alla configurazione del prodotto variabili. I rapporti elettronici di "ingranaggio" possono cambiare per adattarsi a diverse velocità della macchina. Anche con gli ingranaggi elettronici, i motori possono essere posizionati ovunque comodi per l'applicazione, poiché eliminano la necessità di alberi, ingranaggi e cinture lunghi.

Inoltre, un "albero di linea" elettrico può collegarsi a un numero quasi illimitato di assi. Per le macchine con più configurazioni, ciò significa che gli assi di movimento aggiuntivi non richiedono collegamenti meccanici aggiuntivi.

I servos aggiungono anche flessibilità a causa delle maggiori informazioni disponibili. Ad esempio, molti servi controller memorizzano una cronologia di guasti e condizioni di errore che aiutano la risoluzione dei problemi. La maggior parte dei servi sistemi può anche visualizzare diagrammi in stile oscilloscopio per l'analisi delle prestazioni. • Ridurre la manutenzione. I servos aiutano a ridurre il numero di parti meccaniche su una macchina. Gli ingranaggi elettronici sostituiscono le cinture. Le camme elettroniche non sono influenzate dall'usura. Gli interruttori di limite elettronici non richiedono un rialdazione o una sostituzione occasionali.

I servos richiedono una certa quantità di studio ed esperienza. Se sei nuovo per il servostrol, aspettati di passare un po 'di tempo a selezionare e applicare il tuo primo sistema. (Una nota sulla terminologia del servo: la parola controller trova diversi usi. Il sistema omovimentoIl controller normalmente esegue il programma che controlla il movimento; ILmotoreIl controller controlla unomotore. Per ridurre la confusione, ci faremo riferimento ai controller motori come unità).

Dimensione e selezione dell'applicazione

La selezione e il dimensionamento dei servi componenti può apparire complessa a causa del numero di componenti: motori, unità, controller e la possibilità di un PC industriale o di un PLC. Se lo sfondo è meccanico, questo può essere intimidatorio. Fortunatamente, le aziende - fornitori di componenti e integratori di sistemi di controllo - confezionano insieme questi componenti, oltre a offrire assistenza per le applicazioni. Che si tratti di fare da te o di un pacchetto, il processo di base è:

Innanzitutto, selezionare il motore. Avviare la selezione del motore scegliendo la forma del motore. I motori con grandi proporzioni (lunghi con un piccolo diametro) sono i più comuni. Possono essere quadrati o rotondi e offrono un valore e prestazioni eccellenti. I motori a disco (corti con un grande diametro) si adattano a luoghi stretti e forniscono un'elevata accelerazione a causa dei loro rotori a bassa inerzia. Entrambi questi motori sono disponibili in versioni sigillate e non sigillate.

Motori senza cornice o integrale, separa il rotore e lo statore per l'integrazione nella macchina. Questi motori consentono la progettazione compatta e migliorano il funzionamento di directoring aumentando la precisione e riducendo le vibrazioni.

I motori lineari, che sostituiscono un motore rotante standard e i meccanismi di azionamento associati, creano direttamente il movimento lineare. Possono simultaneamente aumentare la throughput e la precisione di più volte.

Dimensionare il motore. La dimensione del motore si basa principalmente sulla coppia: picco e continue. I motori di dimensionamento possono essere impegnativi e gli errori non possono essere trovati fino a tardi nel ciclo di sviluppo. Poiché la dimensione del motore può essere difficile da aumentare a quel punto, è saggio includere il margine nei calcoli. Se sei nuovo nel processo, probabilmente dovresti fare affidamento sugli ingegneri delle applicazioni presso le aziende motorie.

Seleziona il feedback. I dispositivi di feedback più comuni sono gli encoder e i risolutori. Gli encoder sono dispositivi ottici che producono un treno a impulsi. La conta degli impulsi è proporzionale al viaggio angolare. Offrono un'elevata precisione, soprattutto ad alte risoluzioni. I risolutori sono dispositivi elettromeccanici che percepiscono la posizione assoluta all'interno di una rivoluzione del motore e sono conosciute per la loro robustezza. Scegli quello che si adatta meglio alla tua applicazione.

Dopo aver selezionato i tipi di sensore di feedback, è necessario selezionare la sua risoluzione. Generalmente un codificatore di 1.000 linee o, equivalentemente, un resolver a 12 bit, fornirà una risoluzione sufficiente. Entrambi producono circa 4.000 diverse posizioni per rivoluzione, che equivale a una risoluzione di circa 0,1 gradi. Tuttavia, se l'applicazione necessita di una risoluzione maggiore, è necessario selezionare il sensore in modo appropriato. Una parola di cautela: distinguere tra risoluzione e precisione. Molti servos offrono una risoluzione selezionabile per il feedback del risolutore; Tuttavia, l'accuratezza (di solito tra 10 e 40 ARC-min) potrebbe non essere influenzata.

Seleziona l'unità. Considera se si desidera il modulare alimentatore (separato) o integrato in un'unità. Con tre o più unità della stessa famiglia in prossimità, gli alimentatori modulari funzionano bene. Con un asse, gli alimentatori integrati di solito si adattano meglio. Con due assi, entrambe le soluzioni sono più o meno le stesse.

Se si prevede di racchiudere l'unità, tieni presente che le dimensioni dell'unità variano considerevolmente e possono influire sulle dimensioni complessive dell'attrezzatura. A seconda delle dimensioni del contenitore, potrebbe anche essere necessario studiare varie opzioni di raffreddamento.

Commutazione sinusoidale vs. sei passaggi

La forma di onda di potenza dall'unità al motore tende a presentarsi in due modi per i servi motori senza pennello: onda a sei passaggi e sinusoidali. Nell'onda sinusoidale, la forma d'onda di corrente prodotta dall'unità produce una corrente che si avvicina a un'onda sinusoidale. Questo produce coppia più fluida e meno riscaldamento. Il metodo a sei fasi produce un'onda quadra a sei segmenti utilizzando elettronica semplice. Sebbene in costi più bassi, sei passaggi hanno un funzionamento approssimativo a basse velocità.

Flessibilità di sintonia. La messa a punto, il processo di selezione degli utili nei circuiti di feedback, è necessario per le prestazioni elevate e per mantenere un funzionamento stabile. In passato, la messa a punto era più arte che scienza. Ora, le moderne servomotori offrono una serie di strumenti per aiutare i progettisti di macchine. Auto-tuning (o auto-tuning), il processo in cui l'unità eccita il sistema meccanico e genera un insieme di guadagni di loop, è quasi uno standard. La maggior parte delle unità sono impostate con guadagni digitali, quindi non avrai bisogno di un saldatore o di un trimmer (piccolo cacciavite). Potresti aver bisogno dei metodi più complessi solo occasionalmente, ma averli disponibili fornisce più opzioni.

Le unità analogiche possono essere meno costose, ma potrebbe essere necessario regolare i loop regolando i potenziometri o cambiando componenti passivi. Qualunque sia la tua scelta, la messa a punto fa parte della curva di apprendimento e richiede alcuni studi e sperimentazioni.

Guidare la comunicazione. Molte unità usano un segnale analogico per fornire i comandi di velocità e coppia. Tuttavia, la comunicazione digitale sta guadagnando popolarità, perché riduce il cablaggio della comunicazione e aumenta la flessibilità del sistema. Molte unità sono compatibili con reti come Devicenet, Profibus e una nuova rete in particolare per il controllo del movimento chiamato Sercos.

Voltaggio. Tieni presente che la potenza di 110 VAC potrebbe essere difficile da trovare sul pavimento della fabbrica. In Europa, 460 VAC è popolare; L'uso di 230 VAC azionamenti può richiedere un trasformatore in macchine per l'uso all'estero. Sfortunatamente, 460 VAC Drives possono essere costose. Un compromesso è l'alimentazione universale che utilizza semiconduttori di potenza per convertire i livelli di tensione. Per i sistemi con alimentatori modulari, un alimentatore universale può utilizzare qualsiasi tensione da 230 a 480 VAC per alimentare diversi 230 VAC.

Un ultimo punto da considerare, utilizzando solo un piccolo numero di famiglie di guida su una macchina, semplifica l'elenco delle parti di riserva.

Seleziona il controller

Quando si seleziona il controller, selezionare l'asse singolo o l'asse multiplo. I controller ad asse singolo combinano un controller di movimento, un'unità e spesso un alimentatore integrato in un unico pacchetto. Nei sistemi uno o due assi, questi controller possono ridurre i costi, le dimensioni, i cablaggi e la complessità del sistema.

I controller a più assi di solito si adattano meglio a sistemi più complicati. Innanzitutto, di solito riducono i costi, soprattutto quando il numero di assi cresce. In secondo luogo, riducono la complessità del sistema perché un programma può controllare tutto il movimento. Questi controller di movimento forniscono anche una maggiore flessibilità nella sincronizzazione poiché di solito consentono a qualsiasi collegamento dell'asse a qualsiasi altro asse e consentono di modificare tale collegamento durante l'esecuzione del programma.

Dopo la selezione del controller, dovrai scegliere una configurazione "box" o "board". Una configurazione della scatola è un controller chiuso in grado di funzionare autonomi. I controller della scheda si collegano a computer industriali. Se hai già un computer industriale sulla macchina, una scheda compatibile può ridurre i costi e migliorare l'integrazione del controllo e della macchina. Se non si prevede di utilizzare un computer industriale, il controller basato su scatola è generalmente più facile da aggiungere.

Valuta il set di funzionalità

Infine, valuta le funzionalità del controller. Prendi in considerazione le funzioni discusse finora: ingranaggi, cammia, registrazione ad alta velocità e interruttori di limite programmabili. La maggior parte dei controller offre queste funzionalità in qualche forma, ma i dettagli devono essere confrontati con le esigenze dell'applicazione. Hai bisogno di modificare i rapporti di marcia durante il funzionamento? Devi modificare i profili CAM al volo? Quale precisione di registrazione hai bisogno? Hai bisogno di un cambio di velocità o di una posizione target durante il funzionamento? Il controller supporta abbastanza assi per questa applicazione? Si adatta a versioni future della tua macchina?

Affrontare il costo

Il costo dei componenti servi è spesso superiore a quello dei componenti meccanici che sostituiscono. Tuttavia, alcuni fattori importanti mitigano questo costo più elevato. Ad esempio, l'eliminazione di dispositivi meccanici complessi può ridurre il costo totale e le dimensioni della macchina, il che può aumentare il valore del sistema. Il servos controller sostituisce spesso un PLC; In questo caso, l'intero costo della conversione in servos può essere compensato. La flessibilità aggiuntiva può ridurre il numero di modelli di macchine o processi necessari per produrre una linea di macchine, riducendo così i costi di produzione.

Considerazioni generali

Oltre alle funzioni di movimento, ci sono altre domande da porre. La lingua è in grado di supportare i tuoi processi? È così complesso che dovrai trascorrere del tempo eccessivo a impararlo? Il prodotto supporta il multi-tasking? Una tecnica che ti consente di scrivere programmi diversi per processi diversi, il multitasking semplifica la programmazione di macchine complesse.

Tutte queste domande possono essere difficili da rispondere, soprattutto se sei nuovo nel controllo del movimento elettronico. La maggior parte delle aziende che offrono controllori li supportano bene. Durante il processo di selezione, fai molte domande. Non solo ti aiuta a valutare il prodotto, ma ti aiuta a valutare il supporto. Infine, considera il futuro dell'attività di sviluppo nella tua azienda. Scegli i fornitori che possono fornire prodotti e supporto ora e nei prossimi anni.