Témata
Reklama

Průmyslové využití servozesilovačů

16. 11. 2004

Dokonalé využití energie, přesnost pohybu, bezchybné provedení. To jsou základní atributy, které vytvářejí základ spolehlivosti a bezporuchovosti strojních zařízení v každé náročné průmyslové aplikaci. Vysoce účinné, kompaktní servozesilovače a vyspělé pohonné jednotky pro komutátorové i bezkomutátorové motory vyrábí i firma Elmo Motion Control, přičemž její produkty jsou integrovány předními světovými výrobci strojů v mnoha průmyslových odvětvích.

Digitální pohony vyráběné společností Elmo mohou mít výkon až 11 kW, a to pro stejnosměrné i střídavé vstupní napětí (analogové pohony jsou pouze stejnosměrné a pouze do výkonu 3,6 kW). Do této řady patří např. Harmonica, Bassoon, Cello, Cornet a Tuba. Všechny tyto pohony obsahují plně digitální "motion controller", který umožňuje řízení v proudové, rychlostní a polohové smyčce. Dále mají možnost výběru typu komunikace a polohové zpětné vazby. Naproti tomu skupina analogových servozesilovačů obsahující produkty Violin, Piccolo a Flute, je určena ke komutátorovým a bezkomutátorovým motorům. Každý zesilovač této série vyniká výkonem, účinností, kvalitou a spolehlivostí. Modul Violin je určen pro komutátorové stejnosměrné motory, obsahuje analogové a digitální integrované obvody. Servozesilovač Piccolo je navržen pro bezkomutátorové motory a poskytuje lichoběžníkový režim komutace. Modul Flute je určen také pro bezkomutátorové motory, ale režim komutace je sinusový. Charakteristickými vlastnostmi těchto modulů je vynikající linearita, práce v proudovém režimu, externí nastavení limitu trvalého a špičkového proudu, kompaktní provedení a vysoká spolehlivost přes 500 tisíc pracovních hodin.
Reklama
Reklama
Reklama

Servopohon v systému pro navíjení drátu

Servopohon lze velmi dobře použít např. ve speciální aplikaci pro navíjení vázacího drátu ze zdrojového válce na cívku, jejíž rozměry lze měnit dle potřeby. Zařízení obsahuje lineární motor a dva motory rotační. Aby bylo zajištěno stálé navíjení drátu s rovnoměrnou mezerou mezi jeho jednotlivými prameny na cílovou cívku, musí zůstat rychlost této cívky stejná, zatímco rychlost odvíjecího válce se musí zvyšovat v závislosti na počtu odmotaných vrstev vázacího drátu. K tomu je potřeba přesná synchronizace mezi oběma rotačními motory. Toho je dosaženo pomocí tzv. elektronické vačky, kdy je rotační motor navíjecí cívky použit jako hlavní (master) a lineární motor jako podřízený (slave). Lineární motor řídí odvíjecí a navíjecí proces mezi zdrojovým válcem a cílovou cívkou. K synchronizaci rychlosti a polohy každého motoru jsou použity digitální servopohony Saxophone.
Snímač umístěný u odvíjecího válce sleduje množství drátu natočeného na navíjecí cívku. Servopohon pro odvíjecí válec používá jeho signály a adekvátně nastavuje úhlovou rychlost tohoto válce.
Navíjecí proces je řízen pohyby lineárního motoru, který na cívku ukládá vázací drát směrem dopředu a dozadu. K tomu se využívá elektronická vačka, kde je celý pohyb definován referenčními hodnotami v tabulce. Tyto hodnoty definují jeden cyklus pohybu lineárního motoru. Tabulka elektronické vačky obsahuje pozice rotačního navíjecího motoru a jemu odpovídající polohy motoru lineárního. Navíjecí cívka (master) a lineární motor (slave) pracují v režimu "sledování". Pokud se tedy změní rychlost navíjecí cívky nebo se úplně zastaví, lineární motor se zachová stejně. Tento vztah je platný během celé sekvence, tj. od okamžiku, kdy je "slave" inicializován do výchozí polohy až do konečného navinutí cívky.
V této specifické aplikaci je implementována cyklická elektronická vačka, kde je pohyb lineárního motoru definován jediným cyklem elektronické vačky. Jakmile je dosažen poslední bod tabulky, celá sekvence se začne automaticky opakovat z výchozí polohy lineárního motoru, dokud nedojde k zastavení. Tímto způsobem se navíjecí cívka otáčí, lineární motor navíjí stálou rychlostí vázací drát a snímač posílá signály do pohonu zdrojového bubnu, jehož otáčky jsou nastavovány odpovídajícím způsobem. Stejný snímač vyhodnotí, kdy je cílová cívka plně navinuta a operátor dočasně zastaví systém. Potom operátor vymění plnou cívku za prázdnou, restartuje celý proces, lineární motor se přesune do výchozí pozice a navíjecí sekvence opět začne od začátku.
Aby byla celá sekvence spouštěna automaticky, je potřeba napsat program, který umožňuje automatické vykonávání tabulky elektronické vačky po startu systému. Přerušovací rutina slouží k detekci poruch motoru a k dočasnému zastavení procesu. Tento uživatelský program je nahrán v servopohonu použitém pro řízení lineárního motoru a uložen v paměti flash, odkud je po zapnutí napájení automaticky spouštěn. Pohon "slave" má digitální vstupy a výstupy, které jsou použity pro inicializaci systému, volbu způsobu najíždění referenčního bodu a indikaci vzniklých chyb motoru.
Výsledná aplikace navíjení vázacího drátu založená na elektronické vačce je plně automatická, podstatně přesnější a mnohem rychlejší než dřívější metody. Cyklická elektronická vačka se ukazuje jako velmi vhodná ke koordinaci tohoto víceosého systému s rotačními a lineárními motory. Nyní může výrobce zaručit stejné množství vázacího drátu na každé cívce, a navíc jsou jednotlivé vrstvy drátu na cívce uloženy rovnoměrně.
Použité digitální servopohony Saxophone, které pracují se sinusovým vektorovým řízením, se vyznačují vysokou kvalitou, výkonem a flexibilitou. Pracovat mohou v momentovém, rychlostním nebo polohovém režimu. Připojení průmyslové sběrnice je zajištěno přes CANopen. Pohon je velice kompaktní, výkon může být až 10 kW a celý systém lze přímo připojit na napájecí napětí do 480 V. Pomocí aplikace Elmo Composer je možné pohony manuálně nebo automaticky ladit, konfigurovat a analyzovat.

Servozesilovač v podavači tyčí do soustruhu

Využití analogových servozesilovačů se nabízí např. v podavačích tyčí do soustruhu. Jedná se o zařízení, které pomocí tzv. tlačníku posouvá tyč do vřetena obráběcího stroje, a realizuje tak plynulou výrobu obrobků. K pohybu tlačníku je použit stejnosměrný motor s inkrementálním snímačem ve spojení s modulem Violin. Podavač může pracovat ve čtyřech různých režimech. První režim představuje najíždění do referenčního bodu, druhý umožňuje manuální pohyb tlačníku, tzv. "jog". Třetí režim je momentový s omezením rychlosti. Zde je tyč tlačena na doraz, umístěný místo řezného nástroje v zásobníku a pohybem ve vodorovné ose Z je nastavena požadovaná délka tyče ve vřetenu. Motor podavače přitom vyvozuje požadovaný moment, kterým stále tlačí na tyč a zároveň sleduje pohyb dorazu. Potom se sevře sklíčidlo a začne obrábění. Výhoda použití servozesilovače spočívá v možnosti velmi přesného řízení momentu, který je vyvozován při zatlačování tyče do pracovního prostoru soustruhu. Velikost momentu závisí na průměru zpracovávané tyče. Požadovaný moment je nastavován velikostí napětí, které je přivedeno na vstup servozesilovače z D/A převodníku řídicího systému. Rozsah vstupního napětí je možné externě přizpůsobit.
Další možností, jak nastavit délku polotovaru, je režim najíždění na polohu. Při otevřeném sklíčidle se tyč posouvá na požadovanou pozici a po jejím dosažení se sklíčidlo zavře. Údaj o poloze je snímán inkrementálním senzorem, jehož signály jsou zavedeny na vstup nadřazeného řídicího systému, který řeší uzavření polohové vazby. Použití servozesilovače je v takovém případě velmi levné, navíc má v sobě integrovanou ochranu proti zkratu mezi výstupy pro motor, ochranu před zkratem výstupů motorů proti zemi vstupního napětí, tepelnou ochranu, ochranu proti přepětí a podpětí a ochranu proti výpadku interního napájecího napětí. Tyto moduly poskytují jmenovitý trvalý proud až 25 A, špičkově až 50 A.
Servozesilovač Violin 15/60 disponuje jmenovitým trvalým proudem 15 A a vstupním napájecím napětím 10 až 60 V. Modul je jednoduše vložen do desky plošných spojů, jak je vidět na zmenšených fotografiích. Kryt zesilovače je z plastu kromě jeho spodní kovové části, která je pevně přišroubována ke chladiči.
Ing. Pavel Janata
Ing. Jan Kondr, CSc.
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 41126
Datum: 16. 11. 2004
Rubrika: Trendy / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Lineární vedení NSK s vylepšeným těsněním

Společnost NSK představila na veletrhu EMO 2019 optimalizovanou řadu válečkového vedení RA s vylepšeným těsněním. Lineární vedení RA jsou vybavena novými těsněními V1 a vylepšeným krytem, které pomáhají prodloužit životnost a spolehlivost obráběcích strojů.

Místo převodovky řemenové pohony

Synchronní řemeny se v mnoha průmyslových odvětvích prosazují jako nejlepší volba.

Řemenové převody přinášejí dynamiku do intralogistiky

Na hannoverském veletrhu se mohli návštěvníci seznámit s inovativními řešeními pro skladovou logistiku, jež vyvinula společnost Continental. Jedná se například o ozubené řemeny Conti Synchrodrive, které nacházejí uplatnění u sloupových zakladačů vysokoregálových skladů, ploché pásy Conti Polyflat pro zdvihací a závěsné systémy či drážkové řemeny Conti Multirib, které se používají v pohonu válečkových tratí.

Související články
Ready made lineární osy s ozubeným řemenem

Pomocí lineární osy je realizován pohyb v přímém směru a jedná se tak o výborný výchozí konstrukční prvek pro stavbu strojů, automatizačních linek a polohovacích zařízení s potřebou přesného lineárního pohybu ve více osách (typicky například CNC stroje). V posledních letech došlo navíc k výraznému snížení cen a lineární osy se tak stávají dostupné i pro dosud zapovězené oblasti. V neposlední řadě je podstatnou výhodou u tzv. ready made produktů dodávka již smontovaného dílu připraveného k okamžitému použití v zákaznické aplikaci.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kompaktní pohony s dutou hřídelí

Kompaktní, robustní, cenově výhodné… Jsou-li stanoveny požadavky na stroje, musí zareagovat i poskytovatelé řídicí a pohonné techniky. Jejich inovace jsou důležité pro vývoj konstrukcí strojů.

Nová koncepce dvoupotrubních centrálních mazacích systémů

Oproti jiným typům ztrátových centrálních mazacích systémů, dále jen CMS, mají dvoupotrubní mazací systémy zásadní přednost v tom, že dávkovače jsou plněny novým mazivem přetlakově. To je předpoklad pro spolehlivé mazání strojů a strojních zařízení.

Inteligentní motor střižený na míru

Mechatronická pohonná jednotka g350 představuje nový kompaktní mechatronický pohonný balíček, který firma Lenze uvádí na trh ve třech výkonnostních provedeních. Zařízení je koncipováno speciálně pro horizontální přepravní techniku.

Univerzální kyvný pohon

Modulární, odolný, univerzální – to jsou hlavní vlastnosti nového čtvrtotáčkového pohonu DFPD společnosti Festo. Tento pohon s ozubeným hřebenem a pastorkem je určen pro splnění nejrůznějších požadavků ve zpracovatelském průmyslu.

Bezúdržbové klínové řemeny

U klínových řemenů uživatelé oceňují tichý chod, jednoduchou instalaci a funkci bezpečnostní spojky při přetížení, kterou klínové řemeny plní díky možnosti krátkodobého prokluzu. Nicméně klínové řemeny vyžadují ne vždy levnou a snadnou údržbu. Obzvláště v nepřetržitých provozech či těžko dostupných pohonech se obecné doporučení kontrolovat a dopínat klínové řemeny každých 2 000 provozních hodin obtížně splňuje. Výsledkem bývají ztráty účinnosti, energie a krátká životnost pohonu. Klínové řemeny, jak je známo, bez dopnutí prokluzují. Co ale bývá zanedbáváno, je vliv zvýšených vibrací při nízkém napnutí klínových řemenů. Tyto vibrace mají velmi negativní vliv na životnost ložisek a jiných součástí zařízení. Zde se zaměříme na správnou údržbu a na novinku na trhu – bezúdržbové klínové řemeny.

Výpočet zbývající doby běhu valivých ložisek

Na veletrhu Hannover Messe 2016 představila společnost Schaeffler novou digitální službu – výpočet nominální zbývající doby běhu valivých ložisek v provozu na základě reálného souboru zatížení.

Certifikace testovacího postupu pro výpočty životnosti valivých ložisek

Certifikátor Germanischer Lloyd (GL) udělil společnosti Schaeffler osvědčení „Assessment of the method to investigate rolling bearing rating life“ (Posouzení metody zjišťování jmenovité životnosti valivých ložisek). Poprvé tak byl certifikován samotný postup, a ne každý jednotlivý faktor ovlivňující životnost, jak bylo dosud vyžadováno.

Ložiska pro lineární pohyb

Během posledních let se neustále zvyšují nároky na moderní lineární technologii, zejména pokud jde o únosnost, tuhost a životnost. Souběžně však rostou rovněž požadavky uživatelů na jednoduchost montáže a snižování nákladů na údržbu. Aby firma SKF dokázala uspokojit všechny tyto požadavky zákazníků, přichází na trh s novou řadou D lineárních kuličkových ložisek LBC.

Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 5.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových (polohovacích) šroubů.

EtherCAT pro centrální řízení pohybů

Při centrálním řízení pohybů se musí v každém cyklu po sběrnici přenášet požadovaná hodnota na připojené pohony. Vlastnosti použitého sběrnicového systému jsou proto rozhodující pro dosažitelnou přesnost a dynamiku koordinovaných pohybů. EtherCAT zde proti konvenčním datovým sběrnicím nebo jiným sběrnicím Ethernet pro průmyslové využití nabízí jasné výhody.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit