Os clientes exigem manutenção reduzida e tamanho do equipamento e rendimento mais rápido e configuração da máquina. Para atender a esses requisitos, os fabricantes de equipamentos estão escolhendo movimento controlado por servo em vez de componentes mecânicos.

O controle de movimento define os recursos e as limitações de uma máquina. Portanto, para maximizar sua taxa de transferência e flexibilidade e, para reduzir a manutenção, você geralmente deve atualizar como o movimento é controlado nessa máquina. A maioria dos motivos para converter de projetos e dispositivos de controle tradicionais em controle de servo é obter um ou mais desses benefícios:

• Aumentar a taxa de transferência. Os servidores produzem altas taxas e velocidades de aceleração.
• Aumentar a precisão. Os servos podem oferecer a alta precisão necessária para processar uma peça em movimento rápido.
• Aumentar a flexibilidade. Servos oferecem versões eletrônicas de componentes tradicionalmente mecânicos. Por exemplo, os perfis eletrônicos de came podem ser alterados quase instantaneamente. Os perfis de movimento programável podem se ajustar ao tamanho e configuração do produto variável. As relações eletrônicas de "engrenagem" podem mudar para acomodar diferentes velocidades da máquina. Também com engrenagens eletrônicas, os motores podem ser colocados em qualquer lugar conveniente para a aplicação, pois eliminam a necessidade de eixos longos, engrenagens e cintos.

Além disso, um “eixo de linha” elétrico pode se conectar a um número quase ilimitado de eixos. Para máquinas com várias configurações, isso significa que eixos de movimento adicionais não requerem ligações mecânicas adicionais.

Os servos também adicionam flexibilidade devido ao aumento das informações disponíveis. Por exemplo, muitos controladores de servo armazenam um histórico de falhas e condições de erro que ajudam a solução de problemas. A maioria dos sistemas servo também pode exibir diagramas no estilo osciloscópio para análise de desempenho. • Reduza a manutenção. Os servos ajudam a reduzir o número de peças mecânicas em uma máquina. As engrenagens eletrônicas substituem os cintos. As câmeras eletrônicas não são afetadas pelo desgaste. Os interruptores de limite eletrônico não precisam de reajuste ou substituição ocasional.

Os servos exigem uma certa quantidade de estudo e experiência. Se você é novo no Servo Control, espere gastar algum tempo selecionando e aplicando seu primeiro sistema. (Uma nota sobre terminologia servo: o controlador de palavras encontra vários usos. O sistema oumovimentoO controlador normalmente executa o programa que controla o movimento; omotorcontrolador controla ummotor. Para reduzir a confusão, nos referiremos aos controladores de motor como unidades).

Dimensionamento e seleção de aplicativos

Selecionar e dimensionar componentes servo pode parecer complexo devido ao número de componentes: motores, unidades, controlador e a possibilidade de um PC industrial ou um PLC. Se seu plano de fundo for mecânico, isso pode ser intimidador. Felizmente, as empresas - fornecedores de componentes e integradores de sistemas de controle - empacotam esses componentes, além de oferecer assistência no aplicativo. Seja fazendo você mesmo ou comprando um pacote, o processo básico é:

Primeiro, selecione o motor. Inicie a seleção do motor escolhendo a forma do motor. Os motores com grandes proporções (longos com um pequeno diâmetro) são os mais comuns. Eles podem ser quadrados ou redondos e proporcionam excelente valor e desempenho. Os motores do disco (curto com um grande diâmetro) se encaixam em locais apertados e fornecem alta aceleração devido aos seus rotores de baixa inércia. Ambos os motores estão disponíveis em versões seladas e não lacradas.

Motores sem moldura ou integrais, separem o rotor e o estator para integração na máquina. Esses motores permitem o design compacto e aprimoram a operação de acionamento direto aumentando a precisão e reduzindo a vibração.

Motores lineares, que substituem um motor rotativo padrão e os mecanismos de acionamento associados, criam diretamente o movimento linear. Eles podem aumentar simultaneamente a taxa de transferência e a precisão em várias vezes.

Dimensionando o motor. O tamanho do motor é baseado principalmente no torque: pico e contínuo. Os motores de dimensionamento podem ser desafiadores e os erros não podem ser encontrados até o final do ciclo de desenvolvimento. Como o tamanho do motor pode ser difícil de aumentar nesse ponto, é aconselhável incluir a margem em seus cálculos. Se você é novo no processo, provavelmente deve confiar nos engenheiros de aplicativos de empresas de motor.

Selecione o feedback. Os dispositivos de feedback mais comuns são codificadores e resolvedores. Os codificadores são dispositivos ópticos que produzem um trem de pulso. A contagem de pulsos é proporcional ao deslocamento angular. Eles oferecem alta precisão, especialmente em altas resoluções. Os resolvedores são dispositivos eletro-mecânicos que detectam a posição absoluta em uma revolução do motor e são conhecidos por sua robustez. Escolha o que melhor se encaixa no seu aplicativo.

Depois de selecionar os tipos de sensor de feedback, você precisa selecionar sua resolução. Geralmente, um codificador de 1.000 linhas ou, equivalentemente, um resolvedor de 12 bits, fornecerá resolução suficiente. Ambos produzem cerca de 4.000 posições diferentes por revolução, o que é equivalente a cerca de 0,1 deg resolução. No entanto, se o seu aplicativo precisar de uma resolução mais alta, você deve selecionar o sensor adequadamente. Uma palavra de cautela: diferencie entre resolução e precisão. Muitos servos oferecem resolução selecionável para feedback do resolvedor; No entanto, a precisão (geralmente entre 10 e 40 ARC-min) pode não ser afetada.

Selecione a unidade. Considere se você deseja a fonte de alimentação modular (separada) ou integrada a uma unidade. Com três ou mais unidades da mesma família nas proximidades, as fontes de alimentação modulares funcionam bem. Com um eixo, as fontes de alimentação integradas geralmente se encaixam melhor. Com dois eixos, ambas as soluções são as mesmas.

Se você planeja incluir a unidade, lembre -se de que os tamanhos da unidade variam consideravelmente e podem afetar o tamanho geral do equipamento. Dependendo do tamanho do gabinete, você também pode precisar investigar várias opções de refrigeração.

Comutação seno vs. seis etapas

A forma de onda de energia da unidade para o motor tende a vir de duas maneiras para motores de servo sem escova: onda de seis etapas e seno. Na onda senoidal, a forma de onda atual produzida pela unidade produz uma corrente que se aproxima de uma onda senoidal. Isso produz torque mais suave e menos aquecimento. O método de seis etapas produz uma onda quadrada de seis segmentos usando eletrônicos simples. Embora menor em custo, seis etapas têm operação aproximada em baixas velocidades.

Flexibilidade de ajuste. A ajuste, o processo de seleção de ganhos nos loops de feedback, é necessária para alto desempenho e para manter uma operação estável. No passado, o ajuste era mais arte do que ciência. Agora, as unidades de servo modernas fornecem uma série de ferramentas para ajudar os designers de máquinas. O ajuste automático (ou auto-ajuste), o processo em que a unidade excita o sistema mecânico e gera um conjunto de ganhos de loop, é quase um padrão. A maioria das unidades é definida com ganhos digitais para que você não precise de um ferro de solda ou um aparador de maconha (chave de fenda pequena). Você pode precisar dos métodos mais complexos apenas ocasionalmente, mas tê -los disponíveis oferece mais opções.

As unidades analógicas podem ser mais caras, mas pode ser necessário ajustar os loops ajustando os potenciômetros ou alterando componentes passivos. Qualquer que seja sua escolha, o ajuste faz parte da curva de aprendizado e requer algum estudo e experimentação.

Conduzir a comunicação. Muitas unidades usam um sinal analógico para fornecer os comandos de velocidade e torque. No entanto, a comunicação digital está ganhando popularidade, porque reduz a fiação da comunicação e aumenta a flexibilidade do sistema. Muitas unidades são compatíveis com redes como DeviceNet, Profibus e uma nova rede, especialmente para controle de movimento chamado Sercos.

Tensão. Esteja ciente de que a energia de 110 VCA pode ser difícil de encontrar no chão da fábrica. Na Europa, 460 VAC é popular; O uso de 230 unidades de VAC pode exigir um transformador em máquinas para uso no exterior. Infelizmente, 460 unidades de VAC podem ser caras. Um compromisso é a fonte de alimentação universal que usa semicondutores de potência para converter os níveis de tensão. Para sistemas com fontes de alimentação modular, uma fonte de alimentação universal pode usar qualquer tensão de 230 a 480 VCA para alimentar vários 230 eixos.

Um último ponto a considerar, usando apenas um pequeno número de famílias de acionamento em uma máquina, você simplifica a lista de partes de reposição.

Selecione o controlador

Ao selecionar o controlador, escolha um eixo único ou múltiplo. Os controladores de eixo único combinam um controlador de movimento, acionamento e geralmente uma fonte de alimentação integrada a um pacote. Em sistemas de um ou dois eixos, esses controladores podem reduzir o custo, tamanho, fiação e complexidade do sistema.

Os controladores de vários eixos geralmente se encaixam melhor em sistemas mais complicados. Primeiro, eles geralmente reduzem o custo, especialmente à medida que a contagem de eixos cresce. Segundo, eles reduzem a complexidade do sistema porque um programa pode controlar todo o movimento. Esses controladores de movimento também oferecem maior flexibilidade na sincronização, pois geralmente permitem que qualquer eixo vincule a qualquer outro eixo e permita que você modifique esse link durante a execução do programa.

Após a seleção do controlador, você precisará escolher uma configuração de "caixa" ou "placa". Uma configuração de caixa é um controlador fechado capaz de operação independente. Controladores da placa se conectam a computadores industriais. Se você já possui um computador industrial na máquina, uma placa compatível pode reduzir o custo e aumentar a integração do controle e da máquina. Se você não planeja usar um computador industrial, o controlador baseado em caixa geralmente é mais fácil de adicionar.

Avalie o conjunto de recursos

Finalmente, avalie os recursos do controlador. Considere as funções discutidas até agora: engrenagem, campo, registro de alta velocidade e interruptores de limite programáveis. A maioria dos controladores oferece esses recursos de alguma forma, mas os detalhes devem ser comparados com as necessidades do seu aplicativo. Você precisa alterar as relações de engrenagem durante a operação? Você precisa modificar os perfis de came em tempo real? Que precisão de registro você precisa? Você precisa de uma mudança de velocidade ou posição do alvo durante a operação? O controlador suporta eixos suficientes para este aplicativo? Será que ele se encaixará em versões futuras da sua máquina?

Lidar com o custo

O custo dos componentes servo geralmente é maior que o dos componentes mecânicos que eles substituem. No entanto, alguns fatores importantes mitigam esse custo mais alto. Por exemplo, a eliminação de dispositivos mecânicos complexos pode reduzir o custo total e o tamanho da máquina, o que pode aumentar o valor do sistema. O controlador servo geralmente substitui um PLC; Nesse caso, todo o custo de conversão em servos pode ser compensado. A flexibilidade adicional pode reduzir o número de modelos de máquinas ou processos necessários para produzir uma linha de máquinas, reduzindo assim os custos de fabricação.

Considerações gerais

Além das funções do movimento, há outras perguntas a serem feitas. O idioma é capaz de apoiar seus processos? É tão complexo que você precisará gastar tempo excessivo aprendendo isso? O produto suporta multitarefa? Uma técnica que permite escrever programas diferentes para diferentes processos, a multitarefa simplifica a programação de máquinas complexas.

Todas essas perguntas podem ser difíceis de responder, especialmente se você é novo no controle eletrônico de movimento. A maioria das empresas que oferecem controladores os suporta bem. Durante seu processo de seleção, faça muitas perguntas. Não apenas ajuda a avaliar o produto, ele ajuda a avaliar o suporte. Por fim, considere o futuro da atividade de desenvolvimento em sua empresa. Escolha fornecedores que possam fornecer produtos e apoiar de vez em quando nos próximos anos.