I servoazionamenti si sono evoluti ben oltre gli amplificatori di potenza di base una volta erano. Ora possono essere pezzi complessi di apparecchiature elettroniche con decine di caratteristiche aggiuntive per espandere e migliorare le loro capacità di controllo del movimento. Abbiamo compilato un elenco di alcune caratteristiche dei servoazionamenti che sono, secondo la nostra opinione professionale, davvero interessanti.
Quanti di questi conosceva?
#1 I/O programmabile
I/O! I/O! Si va al lavoro!
I/O programmabile (ingresso/uscita) è molto utile per permettere ai servoazionamenti digitali di interagire tra loro o con altri elementi di un sistema con semplici segnali di alta/bassa tensione assegnati dall'utente.
Gli ingressi digitali programmabili agiscono come variabili per un servoazionamento, e possono essere completamente indipendenti dall'ingresso dal controller principale o dalla rete. Questi ingressi possono ancora provenire dal controllore, ma possono anche provenire da altri servoazionamenti, da altri dispositivi elettronici nel sistema, o anche da qualcosa di semplice come un pulsante o un interruttore. Questi ingressi programmabili possono essere configurati per attivare eventi del servoazionamento, come l'abilitazione, l'inibizione, jog, eseguire una mossa indicizzata, attivare una sequenza o una serie di altre funzioni.
Le uscite digitali programmabili, invece, sono variabili inviate da un servoazionamento. Queste possono essere programmate per essere attivate e inviate dal drive quando si verificano determinate condizioni o eventi, come la velocità eccessiva, la posizione, l'inibizione, l'abilitazione, un passo di sequenza o anche la ricezione di un ingresso digitale. Le uscite inviano un segnale di alta o bassa tensione ad altre apparecchiature elettroniche nel sistema, compreso il controllore o anche i terminali di ingresso di altri servoazionamenti.
Fantastico. Cosa si può fare con quello?
Insieme, l'I/O permette ai servoazionamenti di giocare un ruolo maggiore nelle operazioni della macchina o del robot. In certi casi, questo può essere qualcosa di semplice come accendere una luce mentre un motore sta girando o attivare un tono una volta che un ciclo di movimento è completo. Tuttavia, può anche essere usato molto efficacemente per togliere il carico computazionale dal controller e/o dalla rete, e in alcuni casi, può effettivamente migliorare la sincronia, la sicurezza e l'affidabilità del dispositivo.
I servoazionamenti per gli anelli rotanti nelle unità di lancio delle palline sono avviati da segnali I/O dai servoazionamenti per il lanciatore.
Un uso interessante dell'I/O è quello di utilizzare un servoazionamento per attivare indici e sequenze in altri servo assi. Questo è il caso della demo del lancio di cinque palle dell'ADVANCED Motion Controls, dove cinque palle vengono lanciate da motori lineari attraverso anelli di filatura fatti girare da motori rotativi. Questo significa che ci sono dieci assi di movimento nel sistema, e quindi ci sono dieci servoazionamenti.
Seguito fino ad ora? Se avete bisogno di una visuale, potete dare un'occhiata al video qui.
Quando ogni palla viene lanciata, il servo drive che controlla il motore lineare invia un'uscita digitale che viene ricevuta come ingresso dal servo drive per il motore rotativo, innescando il movimento di rotazione. Avere il movimento di rotazione completamente dipendente dal movimento di lancio non solo garantisce la tempistica corretta ogni volta, ma significa anche che solo i cinque servoazionamenti per i motori lineari devono essere in rete, e sono quindi gli unici servoazionamenti che il controller deve considerare.
Questo stesso principio può essere applicato a qualsiasi altro dispositivo in cui una funzione deve dipendere dall'altra, come un distributore di liquidi per contenitori su un nastro trasportatore, assicurando che il distributore sia attivato solo quando il contenitore è nella posizione corretta utilizzando un finecorsa programmabile, un'uscita digitale specificamente basata sulla posizione del motore.
#2 Safe Torque Off
Coppia sicura spenta (STO) non è solo una caratteristica utile, è potenzialmente salvavita. E no, non sto facendo il drammatico.
Safe torque off è una funzione di sicurezza disponibile su molti servoazionamenti digitali che può interrompere istantaneamente l'alimentazione a un motore senza spegnere il servoazionamento.
Ora, se avete già lavorato con i servoazionamenti, potreste pensare, "non è la stessa cosa di una funzione di inibizione? E avreste ragione a metà. L'obiettivo finale di entrambi dovrebbe essere lo stesso. La differenza principale è che la funzione di inibizione dell'azionamento è fatta esclusivamente attraverso la logica del servoazionamento. Un glitch logico o una cattiva messa a terra potrebbe permettere al motore di ripartire.
STO impedisce al servoazionamento di alimentare il motore, rendendo più sicura la manutenzione dei macchinari pesanti.
La funzione Safe Torque Off, invece, provoca una disconnessione fisica a livello hardware tra i dispositivi di alimentazione dell'azionamento e i terminali di fase del motore, debilitando il motore e rendendone praticamente impossibile l'avvio accidentale. Affinché il motore possa riavviarsi, la funzione STO deve essere disattivata manualmente prima che l'azionamento possa essere riabilitato.
Vi risparmio le immagini raccapriccianti, ma non è difficile immaginare uno scenario in cui un motore che applica improvvisamente una coppia potrebbe causare gravi lesioni o la morte di una persona che esegue riparazioni su macchinari pesanti. Diciamo che il filo di terra per il perno di inibizione scivola via e nessuno se ne accorge prima che sia troppo tardi.
Stai ancora immaginando qualcosa di brutto in questo momento, vero? Mi dispiace. Se necessario, fate una pausa e guardare alcune foto di gattini.
Meglio? Ok, bene. Andiamo avanti.
Attivando lo STO, il riparatore può lavorare in sicurezza con la certezza che il motore non può fisicamente avviarsi inaspettatamente. Una serie di passi dovrebbe avvenire prima che la coppia possa essere applicata al motore, più passi di quelli che potrebbero accadere accidentalmente.
Quindi sì, la STO e l'inibizione in definitiva raggiungono la stessa funzione, ma la STO ha una probabilità di fallimento estremamente bassa, che la rende ideale come caratteristica di sicurezza. Abbiamo reso disponibile la funzione Safe Torque Off sulla maggior parte dei nostri nuovi servoazionamenti digitali.
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#3 Feedback ausiliario e controllo a doppio loop
Sai cos'è meglio di un dispositivo di feedback? Due dispositivi di feedback!
Prima che lo chiediate però, no, non stiamo dicendo che otterrete migliori prestazioni o precisione schiaffando due encoder sullo stesso motore. Non lo farete, ve lo prometto.
Cosa intendiamo con l'uso di due dispositivi di feedback? Molti servoazionamenti sono in grado di leggere una fonte di feedback aggiuntiva oltre al feedback del motore. Questa fonte di feedback supplementare è conosciuta come feedback ausiliario, e di solito è collegata al carico che viene spostato in un dispositivo.
Le guide a cinghia sono suscettibili di errori di gioco. Questi possono essere corretti usando un feedback a doppio anello.
Il feedback ausiliario è utile nelle applicazioni con un carico che non è direttamente guidato dal motore, come quelle con un carrello a cinghia o un cambio complesso. Applicazioni come queste sono suscettibili al gioco, poiché si perde rigidità con ogni collegamento meccanico. Quando si verifica il gioco, la posizione del motore non è necessariamente indicativa della posizione del carico, con conseguenti errori se si cerca di chiudere l'anello di posizione con l'encoder del motore.
Ci sono naturalmente dei metodi per ridurre il gioco da un punto di vista meccanico, ma a volte non si può fare molto. Quando si hanno viti a sfera, cinghie, catene o ingranaggi, qualche errore di posizione dovuto al gioco è inevitabile.
Avere il secondo dispositivo di feedback sul carico permette al sistema di fare aggiustamenti per correggere questi errori. Questo è noto come Controllo a doppio anellodove il dispositivo di retroazione sul motore chiude l'anello interno (velocità) e il dispositivo di retroazione sul carico chiude l'anello esterno (posizione).
Se il sistema rileva che il carico non è vicino alla sua posizione desiderata, può far ruotare il motore un po' di più per compensare. Al contrario, se il carico ha superato il suo obiettivo, il sistema può farlo camminare un po' indietro.
Quasi tutti i nostri servoazionamenti digitali supportano il feedback ausiliario.
#4 Cattura ad alta velocità
Le macchine avvolgitrici di barrette di cioccolato spesso usano l'acquisizione ad alta velocità. (immagine per gentile concessione di Packaging World)
L'acquisizione ad alta velocità è un processo di cattura dei dati di posizione del motore entro microsecondi dall'attivazione, permettendo un tracciamento incredibilmente preciso della posizione del carico anche ad alte velocità.
L'acquisizione ad alta velocità è molto utile per le applicazioni in cui sia l'alta velocità che la precisione sono richieste per l'efficienza. Pensate ai dispositivi che potrebbero tagliare gli involucri delle barrette di cioccolato da grandi fogli mentre si muovono lungo il nastro trasportatore e poi li raccolgono per essere avvolti intorno alle singole barrette di cioccolato. L'acquisizione ad alta velocità assicura che i movimenti di taglio e di avvolgimento possano essere perfettamente sincronizzati con il movimento del foglio di involucri e dei pezzi di cioccolato. Il servoazionamento può avviare questi altri processi (tramite I/O o altri metodi) proprio quando il servoazionamento raggiunge la posizione corretta.
Per avere un'acquisizione ad alta velocità, sono necessarie ampie capacità di elaborazione. Il servoazionamento deve avere un ingresso dedicato all'elaborazione di nuovi dati di posizione entro un microsecondo.
#5 Logica aggiuntiva / Click&Move incorporato
Come abbiamo detto prima, i servoazionamenti possono fare molto di più che far girare i motori. Come abbiamo accennato in precedenza, l'I/O programmabile permette ai servoazionamenti di interagire con altri dispositivi in una macchina, ma possono fare di più che inviare segnali binari alto/basso. Molti servoazionamenti digitali hanno spazio per una programmazione logica aggiuntiva che permette loro di fare i propri calcoli piuttosto che affidarsi all'input del controller. Questo può anche eliminare la necessità di un controllore separato.
Spesso questo può essere fatto incorporando Clicca e sposta programmi nelle nostre unità.
Il nostro sistema di controllo Click&Move può essere eseguito da una varietà di piattaforme (tra cui PC Windows, PC Linux e il nostro MACC controllori), ma in alcuni casi può anche essere eseguito direttamente da uno dei nostri servoazionamenti digitali utilizzando lo spazio logico aggiuntivo. I programmi Click&Move possono essere molto più complessi di semplici indici e sequenze pre-programmate; possono prendere decisioni e calcoli basati su molte variabili di sistema.
Prendiamo, per esempio, una pompa servo-guidata potrebbe essere usata per gonfiare in modo efficiente strutture portatili usate per varie strutture temporanee. La velocità di pompaggio necessaria per gonfiare e mantenere la struttura gonfia sarà diversa a seconda dell'altitudine, della temperatura e dell'umidità del luogo presente. Importando le tabelle dell'aria o i grafici psicometrici e collegando la strumentazione necessaria per i dati, Click&Move può interpolare le tabelle e calcolare la velocità ideale della pompa all'interno del servoazionamento, eliminando la necessità di un controller e mantenendo la struttura perfettamente gonfia.
Il nostro DigiFlex® Prestazioni ™ I servoazionamenti possono memorizzare ed eseguire internamente programmi Click&Move di piccole e medie dimensioni. Supporto Click&Move incorporato per FlexPro® le unità sono in arrivo!
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#6 Personalizzazioni multiasse
La maggior parte delle persone non sa che possiamo fare servoazionamenti multiasse basati sui nostri prodotti standard ad asse singolo. I nostri servoazionamenti sono solitamente progettati per controllare e alimentare esattamente un motore. Di conseguenza, il rapporto tra servoazionamenti e motori (o assi di movimento) in un sistema è solitamente 1:1. Tuttavia, anche se molto meno comuni, i servoazionamenti multiasse esistono e possono essere un'alternativa migliore ai servoazionamenti multipli ad asse singolo.Le soluzioni multiasse non sono solitamente offerte come prodotti standard, ma possono essere realizzate con relativa facilità come soluzioni personalizzate. ADVANCED Motion Controls ha molta esperienza nella realizzazione di servoazionamenti personalizzati multiasse, ma tutti i nostri prodotti standard sono ad asse singolo, il che fa sorgere la domanda: perché si dovrebbe scegliere un servoazionamento multiasse piuttosto che più servoazionamenti ad asse singolo?
Ci sono diversi vantaggi nell'avere un servoazionamento multiasse, ma il più ovvio deve essere il risparmio di spazio. La combinazione di più assi di controllo del servo sullo stesso PCB non è solo più compatta, ma può anche ridurre lo spazio necessario per il cablaggio e il tempo necessario per l'installazione.
Mentre il risparmio di spazio è il vantaggio più ovvio dei servoazionamenti multiasse, non è necessariamente il più significativo. In molti casi, un servoazionamento multiasse può essere più economico. Costruire due servoazionamenti su un singolo PCB significa meno materiale sprecato e tempi di produzione, test e imballaggio più brevi. Con i servoazionamenti personalizzati, ci sono costi aggiuntivi associati all'ingegneria extra richiesta, ma questi costi iniziali possono essere compensati con il volume.
Probabilmente il vantaggio più trascurato dei servoazionamenti multiasse è che possono semplificare le riparazioni e tagliare i costi avendo meno parti uniche.
Un primo esempio di questo concetto è nel Robot militare Talonper il quale ci sono due assi di movimento per i battistrada e due assi di movimento per il braccio di presa. Nel robot ci sono due servoazionamenti a doppio asse. Si potrebbe pensare che uno degli azionamenti a doppio asse controlli gli assi della pinza e l'altro gli assi del battistrada, ma non è così.
Ogni servoazionamento a doppio asse è progettato per ospitare un asse del battistrada e un asse della pinza. In questo modo, entrambi gli azionamenti nell'unità sono identici, e l'esercito ha bisogno di tenere solo un tipo di servoazionamento in magazzino come pezzi di ricambio. Ai militari piacciono queste pratiche per l'efficienza sia nelle esigenze di stoccaggio che nella semplificazione della riparazione.
Vale anche la pena notare che, anche se i servoazionamenti stessi non sono multiasse, un simile effetto multiasse può essere ottenuto utilizzando i servoazionamenti multiasse. schede di montaggio con Montaggio su PCB servoazionamenti.
Possibilità infinite
Queste sono solo alcune delle caratteristiche meno conosciute dei servoazionamenti, ma ce ne sono molte altre!
C'è una caratteristica dei servoazionamenti che ti interessa ma che non hai visto nell'elenco? Contattateci e fatecelo sapere! Se ce l'abbiamo, te lo faremo sapere! Se non ce l'abbiamo, allora possiamo discutere una soluzione di servoazionamento personalizzata!
Le nuove caratteristiche dei prodotti personalizzati possono diventare caratteristiche regolari dei futuri prodotti standard. L'innovazione nel settore del controllo del movimento è spesso guidata dalle esigenze e dai desideri dei clienti. Le caratteristiche dei servoazionamenti del futuro sono limitate prima di tutto dall'immaginazione.
da Jackson McKay, ingegnere di marketing
