6 coole Servoantriebsfunktionen, die Sie vielleicht noch nicht kennen

Servoantriebe haben sich weit über die einfachen Leistungsverstärker hinaus entwickelt sie waren einmal. Sie können jetzt komplexe elektronische Geräte mit Dutzenden zusätzlicher Funktionen sein, um ihre Bewegungssteuerungsfähigkeiten zu erweitern und zu verbessern. Wir haben eine Liste einiger Servoantriebsfunktionen zusammengestellt, die unserer professionellen Meinung nach wirklich cool sind.

Wie viele davon kannten Sie?

#1 Programmierbare E/A

E/A! E/A! Wir gehen zur Arbeit!

Programmierbare E/A (Eingabe/Ausgabe) ist sehr nützlich, um digitalen Servoantrieben zu ermöglichen, miteinander oder mit anderen Elementen in einem System mit einfachen vom Benutzer zugewiesenen Hoch-/Niederspannungssignalen zu interagieren.

Programmierbare Digitaleingänge fungieren als Variablen für einen Servoantrieb und können völlig unabhängig vom Eingang der Hauptsteuerung oder des Netzwerks sein. Diese Eingänge können immer noch von der Steuerung kommen, aber sie können auch von anderen Servoantrieben, anderen elektronischen Geräten im System oder sogar etwas so Einfachem wie einem Druckknopf oder Schalter kommen. Diese programmierbaren Eingänge können so konfiguriert werden, dass sie Servoantriebsereignisse auslösen, wie z. B. Aktivieren, Sperren, Joggen, eine indizierte Bewegung ausführen, eine Sequenz aktivieren oder eine Reihe anderer Funktionen.

Programmierbare Digitalausgänge hingegen sind Variablen, die von einem Servoantrieb gesendet werden. Diese können so programmiert werden, dass sie vom Antrieb ausgelöst und gesendet werden, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind oder Ereignisse eintreten, wie z. B. Überdrehzahl, Position, Sperrung, Aktivierung, ein Sequenzschritt oder sogar der Empfang eines digitalen Eingangs. Die Ausgänge senden ein Hoch- oder Niederspannungssignal an andere elektronische Geräte im System, einschließlich der Steuerung oder sogar der Eingangsklemmen anderer Servoantriebe.

Toll. Was kann man damit machen?

Zusammen ermöglichen E/A den Servoantrieben, eine größere Rolle im Betrieb der Maschine oder des Roboters zu spielen. In bestimmten Fällen kann dies so einfach sein wie das Einschalten eines Lichts, während sich ein Motor dreht, oder das Auslösen eines Tons, sobald ein Bewegungszyklus abgeschlossen ist. Es kann jedoch auch sehr effektiv verwendet werden, um die Rechenlast der Steuerung und/oder des Netzwerks zu verringern, und in einigen Fällen kann es sogar die Synchronität, Sicherheit und Zuverlässigkeit des Geräts verbessern.

Ballwürfe mit Servoantrieb I/O

Die Servoantriebe für die sich drehenden Ringe in den Ballwurfeinheiten werden durch E/A-Signale von den Servoantrieben für den Werfer initiiert.

Eine interessante Verwendung von E/A besteht darin, einen Servoantrieb zu verwenden, um Indizes und Sequenzen in anderen Servoachsen auszulösen. Dies ist der Fall bei der Fünf-Ball-Wurf-Demo von ADVANCED Motion Controls, bei der fünf Bälle von Linearmotoren durch sich drehende Ringe geworfen werden, die von Rotationsmotoren gedreht werden. Das bedeutet, dass es im System zehn Bewegungsachsen und somit zehn Servoantriebe gibt.

Bisher folgen? Wenn Sie ein Bild benötigen, können Sie sich das ansehen Videos hier.

Wenn jeder Ball geworfen wird, sendet der Servoantrieb, der den Linearmotor steuert, eine digitale Ausgabe, die als Eingabe vom Servoantrieb für den Rotationsmotor empfangen wird und die Drehbewegung auslöst. Die vollständige Abhängigkeit der Schleuderbewegung von der Wurfbewegung garantiert nicht nur jedes Mal das richtige Timing, sondern bedeutet auch, dass nur die fünf Servoantriebe für die Linearmotoren am Netzwerk sein müssen und somit die einzigen Servoantriebe sind, die die Steuerung berücksichtigen muss .

Dasselbe Prinzip lässt sich auf jedes andere Gerät anwenden, bei dem eine Funktion von der anderen abhängig sein soll, wie z. B. ein Flüssigkeitsspender für Behälter auf einem Förderband, wobei sichergestellt wird, dass der Spender nur dann aktiviert wird, wenn sich der Behälter in der richtigen Position befindet, indem ein programmierbarer verwendet wird Endschalter, ein digitaler Ausgang, der speziell auf der Motorposition basiert.

#2 Sicher abgeschaltetes Moment

Sicher abgeschaltetes Moment (STO) ist nicht nur eine praktische Funktion, sondern möglicherweise lebensrettend. Und nein, ich bin nicht dramatisch.

Safe Torque Off ist eine Sicherheitsfunktion, die bei vielen digitalen Servoantrieben verfügbar ist und die Stromzufuhr zu einem Motor sofort abschalten kann, ohne den Servoantrieb auszuschalten.

Wenn Sie schon einmal mit Servoantrieben gearbeitet haben, denken Sie vielleicht: "Ist das nicht dasselbe wie eine Sperrfunktion?" Und du hättest halb recht. Das Endziel von beiden soll das gleiche sein. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Antriebssperrfunktion ausschließlich durch die Logik des Servoantriebs erfolgt. Ein Logikfehler oder eine schlechte Erdung könnten dazu führen, dass der Motor wieder anläuft.

STO-Maschinenwartungspersonal

STO verhindert, dass der Servoantrieb den Motor antreibt, wodurch die Wartung schwerer Maschinen sicherer wird.

Safe Torque Off hingegen bewirkt auf Hardwareebene eine physische Trennung zwischen den Leistungsgeräten des Frequenzumrichters und den Motorphasenanschlüssen, wodurch der Motor geschwächt und ein versehentliches Anlaufen praktisch unmöglich gemacht wird. Damit der Motor möglicherweise wieder anläuft, muss STO manuell deaktiviert werden, bevor der Antrieb wieder freigegeben werden kann.

Ich erspare Ihnen grausame Bilder, aber es ist nicht schwer, sich ein Szenario vorzustellen, in dem ein Motor, der plötzlich ein Drehmoment anwendet, eine Person, die Reparaturen an schweren Maschinen durchführt, ernsthaft verletzen oder töten könnte. Nehmen wir an, das Erdungskabel für den Sperrstift löst sich und niemand bemerkt es, bevor es zu spät ist.

Du stellst dir gerade immer noch etwas Böses vor, nicht wahr? Es tut mir leid. Wenn nötig, machen Sie eine Pause und schau dir ein paar Kätzchenfotos an.

Besser? Okay gut. Lass uns weitermachen.

Durch die Aktivierung von STO kann die Reparaturperson sicher arbeiten mit der Gewissheit, dass der Motor physisch nicht unerwartet anlaufen kann. Eine Reihe von Schritten müsste stattfinden, bevor ein Drehmoment auf den Motor aufgebracht werden könnte, mehr Schritte, als zufällig passieren könnten.

Also ja, STO und Sperre erreichen letztendlich dieselbe Funktion, aber STO hat eine extrem geringe Ausfallwahrscheinlichkeit, was es ideal als Sicherheitsfunktion macht. Wir haben Safe Torque Off für die meisten unserer neueren digitalen Servoantriebe verfügbar gemacht.

#3 Hilfsfeedback und Dual-Loop-Steuerung

Sie wissen, was besser ist als ein Feedback-Gerät? Zwei Rückmeldegeräte!

Bevor Sie jedoch fragen, nein, wir sagen nicht, dass Sie eine bessere Leistung oder Genauigkeit erhalten, wenn Sie zwei Encoder auf denselben Motor schlagen. Das wirst du nicht, das verspreche ich.

Was meinen wir also mit der Verwendung von zwei Feedback-Geräten? Viele Servoantriebe sind in der Lage, zusätzlich zum Motorfeedback eine zusätzliche Feedbackquelle auszulesen. Diese zusätzliche Rückkopplungsquelle wird als Hilfsrückkopplung bezeichnet und ist normalerweise an der Last angebracht, die in einem Gerät bewegt wird.

Servomotor und Riemen

Riemengetriebene Schienen sind anfällig für Spielfehler. Diese können durch Dual-Loop-Feedback korrigiert werden.

Hilfsfeedback ist nützlich bei Anwendungen mit einer Last, die nicht direkt vom Motor angetrieben wird, wie z. B. bei einem riemengetriebenen Schlitten oder einem komplexen Getriebe. Anwendungen wie diese sind anfällig für Spiel, da Sie mit jeder mechanischen Verbindung an Steifigkeit verlieren. Wenn ein Spiel auftritt, gibt die Motorposition nicht unbedingt die Lastposition an, was zu Fehlern führt, wenn Sie versuchen, die Positionsschleife mit dem Motor-Encoder zu schließen.

Natürlich gibt es Methoden, um das Spiel aus mechanischer Sicht zu reduzieren, aber manchmal kann man nicht viel tun. Bei Kugelumlaufspindeln, Riemen, Ketten oder Zahnrädern ist ein gewisser Positionsfehler aufgrund von Spiel unvermeidlich.

Wenn das zweite Feedbackgerät an der Last vorhanden ist, kann das System Anpassungen vornehmen, um diese Fehler zu korrigieren. Dies ist bekannt als Dual-Loop-Steuerung, wobei das Feedback-Gerät am Motor die innere Schleife (Geschwindigkeit) und das Feedback-Gerät an der Last die äußere Schleife (Position) schließt.

Wenn das System erkennt, dass die Last kurz vor der gewünschten Position liegt, kann es den Motor zum Ausgleich etwas weiter drehen lassen. Umgekehrt, wenn die Last über ihr Ziel hinausgeschossen ist, kann das System sie ein wenig zurückschieben.

Nahezu alle unsere digitalen Servoantriebe unterstützen Hilfsfeedback.

#4 Hochgeschwindigkeitserfassung

Hochgeschwindigkeits-Erfassung der Verpackung von Schokoriegeln

Verpackungsmaschinen für Schokoriegel verwenden häufig Hochgeschwindigkeitserfassung. (Bild mit freundlicher Genehmigung von Packaging World)

Die Hochgeschwindigkeitserfassung ist ein Prozess zur Erfassung von Motorpositionsdaten innerhalb von Mikrosekunden nach dem Auslösen, was eine unglaublich präzise Verfolgung der Lastposition selbst bei hohen Geschwindigkeiten ermöglicht.

Hochgeschwindigkeitserfassung ist sehr nützlich für Anwendungen, bei denen sowohl hohe Geschwindigkeit als auch Präzision für Effizienz erforderlich sind. Denken Sie an Geräte, die Schokoriegelverpackungen aus großen Blättern ausschneiden, während sie sich entlang des Förderbands bewegen, und sie dann aufheben, um sie um einzelne Schokoriegel zu wickeln. Die Hochgeschwindigkeitserfassung sorgt dafür, dass die Schneide- und Verpackungsbewegungen perfekt mit der Bewegung des Verpackungsbogens und der Schokoladenstücke synchronisiert werden können. Der Servoantrieb kann diese anderen Prozesse (über E/A oder andere Verfahren) genau dann einleiten, wenn der Servoantrieb die richtige Position erreicht.

Um eine Hochgeschwindigkeitserfassung zu haben, sind umfangreiche Verarbeitungsfähigkeiten erforderlich. Der Servoantrieb muss über einen eigenen Eingang verfügen, um neue Positionsdaten innerhalb einer Mikrosekunde zu verarbeiten.

#5 Zusätzliche Logik / Eingebettetes Click&Move

Wie bereits erwähnt, können Servoantriebe viel mehr als nur Motoren drehen. Wie wir bereits erwähnt haben, ermöglichen programmierbare E/A dem Servoantrieb, mit anderen Geräten in einer Maschine zu interagieren, aber sie können mehr als binäre High/Low-Signale senden. Viele digitale Servoantriebe bieten Platz für zusätzliche Logikprogrammierung, die es ihnen ermöglicht, ihre eigenen Berechnungen durchzuführen, anstatt sich auf Controller-Eingaben zu verlassen. Dadurch kann sogar auf eine separate Steuerung verzichtet werden.

Oft kann dies durch Einbetten erfolgen Klicken und verschieben Programme in unsere Laufwerke.

Unser Click&Move-Steuerungssystem kann auf einer Vielzahl von Plattformen ausgeführt werden (einschließlich Windows-PC, Linux-PC und unserer MACC Controller), aber in einigen Fällen kann es sogar direkt von einem unserer digitalen Servoantriebe betrieben werden, indem der zusätzliche Logikraum verwendet wird. Click&Move-Programme können viel komplexer sein als einfache vorprogrammierte Indexe und Sequenzen; Es kann Entscheidungen und Berechnungen basierend auf vielen Systemvariablen treffen.

Nehmen wir zum Beispiel an, eine servogetriebene Pumpe könnte verwendet werden, um tragbare Strukturen, die für verschiedene vorübergehende Einrichtungen verwendet werden, effizient aufzublasen. Die notwendige Pumpgeschwindigkeit zum Aufblasen und Aufblasen der Struktur hängt von der Höhe, der Temperatur und der Feuchtigkeit an der vorhandenen Stelle ab. Durch das Importieren von Lufttabellen oder psychometrischen Diagrammen und das Anbringen der erforderlichen Instrumentierung für Daten kann Click&Move die Tabellen interpolieren und die ideale Pumpengeschwindigkeit innerhalb des Servoantriebs berechnen, wodurch die Notwendigkeit eines Controllers entfällt und die Struktur perfekt aufgeblasen bleibt.

Unsere DigiFlex® Leistung™ Servoantriebe können kleine bis mittelgroße Click&Move-Programme intern speichern und ausführen. Eingebettete Click&Move-Unterstützung für FlexPro® Laufwerke kommt bald!

#6 Mehrachsige Anpassungen

kundenspezifischer zweiachsiger ServoantriebDie meisten Menschen wissen nicht, dass wir mehrachsige Servoantriebe auf der Grundlage unserer standardmäßigen einachsigen Produkte herstellen können. Unsere Servoantriebe sind in der Regel darauf ausgelegt, genau einen Motor anzusteuern und anzutreiben. Dadurch beträgt das Verhältnis von Servoantrieben zu Motoren (bzw. Bewegungsachsen) in einem System meist 1:1. Mehrachs-Servoantriebe sind zwar weitaus seltener, aber dennoch vorhanden und können eine bessere Alternative zu mehreren Einzelachs-Servoantrieben sein.

Mehrachslösungen werden in der Regel nicht als Standardprodukte angeboten, können aber relativ einfach als solche hergestellt werden individuelle Lösungen. ADVANCED Motion Controls hat viel Erfahrung in der Herstellung von kundenspezifischen Mehrachsen-Servoantrieben, aber alle unsere Standardprodukte sind Einzelachsen, was die Frage aufwirft, warum man einen Mehrachsen-Servoantrieb gegenüber mehreren Einzelachsen-Servoantrieben wählen sollte.

Ein Mehrachsen-Servoantrieb hat mehrere Vorteile, aber der offensichtlichste ist sicherlich die Platzersparnis. Die Kombination mehrerer Servosteuerungsachsen auf derselben Leiterplatte ist nicht nur kompakter, sondern kann auch den Platzbedarf für die Verkabelung und die für die Installation erforderliche Zeit reduzieren.

kundenspezifischer zweiachsiger ServoantriebPlatzersparnis ist zwar der offensichtlichste Vorteil von Mehrachs-Servoantrieben, aber nicht unbedingt der bedeutendste. In vielen Fällen kann ein Mehrachs-Servoantrieb wirtschaftlicher sein. Der Aufbau von zwei Servoantrieben auf einer einzigen Leiterplatte bedeutet weniger Materialverschwendung und kürzere Herstellungs-, Test- und Verpackungszeiten. Bei kundenspezifischen Servoantrieben fallen zusätzliche Kosten im Zusammenhang mit dem erforderlichen zusätzlichen Engineering an, aber diese anfänglichen Kosten können durch Volumen ausgeglichen werden.

Der wohl am meisten übersehene Vorteil von Mehrachsen-Servoantrieben besteht darin, dass sie Reparaturen vereinfachen und Kosten senken können, da weniger Einzelteile vorhanden sind.

Ein Paradebeispiel für dieses Konzept ist in der Talon-Militärroboter, für die es zwei Bewegungsachsen für die Trittflächen und zwei Bewegungsachsen für den Greifarm gibt. Es gibt zwei zweiachsige Servoantriebe im Roboter. Man könnte vermuten, dass einer der Doppelachsantriebe die Greiferachsen und der andere die Laufflächenachsen steuert, aber das ist nicht der Fall.

Jeder zweiachsige Servoantrieb ist so ausgelegt, dass er eine Laufflächenachse und eine Greiferachse aufnehmen kann. Auf diese Weise sind beide Antriebe in der Einheit identisch und das Militär muss nur einen Servoantriebstyp als Ersatzteil vorrätig halten. Das Militär bevorzugt diese Praktiken aus Gründen der Effizienz sowohl bei der Lagerung als auch der Vereinfachung der Reparatur.

Es ist auch erwähnenswert, dass selbst wenn Servoantriebe selbst keine Mehrachsen sind, ein ähnlicher Mehrachseneffekt durch die Verwendung von Mehrachsen erzielt werden kann Montagekarten mit Leiterplattenmontage Servoantriebe.

Endlose Möglichkeiten

Dies sind nur einige der weniger bekannten Servoantriebsmerkmale, aber es gibt noch viel mehr!

Gibt es eine Servoantriebsfunktion, an der Sie interessiert sind, die Sie aber nicht aufgelistet sehen? Kontaktieren Sie uns und lassen Sie es uns wissen! Wenn wir es haben, lassen wir es dich wissen! Wenn nicht, können wir eine kundenspezifische Servoantriebslösung besprechen!

Neue Funktionen an kundenspezifischen Produkten können zu regulären Funktionen zukünftiger Standardprodukte werden. Innovationen in der Bewegungssteuerungsbranche werden so oft von den Bedürfnissen und Wünschen der Kunden getrieben. Die Möglichkeiten der Servoantriebe der Zukunft sind in erster Linie durch die Vorstellungskraft begrenzt.

 

von Jackson McKay, Marketingingenieur

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