Newsletter WObit

W przemyśle coraz wyraźniej widać trend zmierzający do tego, aby produkować szybciej, lepiej i oczywiście taniej. W odpowiedzi na te potrzeby producenci starają się dostarczać coraz bardziej precyzyjne, dynamiczne, a przy tym atrakcyjne cenowo urządzenia. Rosnącą popularnością cieszą się m.in. serwonapędy stosowane w wielu różnorodnych aplikacjach.

Serwonapęd to układ wykonawczy pracujący w pętli zamkniętej sprzężenia zwrotnego, składający się z silnika, sterownika oraz enkodera. Wysokowydajne serwosilniki firmy Kinco w ofercie WObit to bezszczotkowe silniki synchroniczne prądu przemiennego z magnesami trwałymi zamontowanymi na wirniku. Zastosowanie wysokiej jakości magnesów pozwoliło na znaczne zmniejszenie wymiarów i wagi silnika, przy zachowaniu tej samej mocy. Napędy te charakteryzują się wysoką sprawnością, która pozostaje stała w dużym zakresie obciążenia, mogą też osiągać duże przyspieszenie kątowe wirnika. Cechują się także dobrymi właściwościami dynamicznymi i regulacyjnymi, gdyż dla silników z magnesami trwałymi właściwa jest szybka reakcja na polecenia układu sterowania wynikająca z stosunkowo małego momentu bezwładności. Koszt eksploatacji tego rodzaju silników jest niski ze względu na brak mechanicznych (szybko zużywających się) szczotek, a także wydłużone okresy smarowania łożysk. 

Przy wyborze serwonapędu, przede wszystkim należy ustalić potrzebną w danej aplikacji moc silnika, a w zasadzie jego moment obrotowy. Następnie należy wziąć pod uwagę prędkości, jakie chcemy osiągnąć oraz dynamikę układu: czas rozpędzania, hamowania, stromość charakterystyki pracy. W wielu aplikacjach ważny jest również stopień IP silnika, sposób chłodzenia oraz interfejsy sieciowe kontrolera.

WObit proponuje osiem serii silników serwo o rozmiarach kołnierza od 40 do 180 mm. Zakres znamionowego momentu obrotowego wynosi od 0.64 Nm aż do 28 Nm. Wszystkie silniki serwo mają wbudowany enkoder inkrementalny o rozdzielczości 2500 imp./obrót. Dostępna moc silnika, w zależności od serii, wynosi od 200 W do 4.40 KW. Istotną cechą charakteryzującą serwonapędy Kinco jest również wysoka klasa wykonania izolacji termicznej F, umożliwiająca swobodną pracę napędów do 155°C. Dodatkowo wszystkie serwosilniki Kinco mogą być wyposażone w hamulec elektromagnetyczny.

Nieodłącznym i bardzo istotnym elementem serwonapędu jest sterownik serwo, który umożliwia uzyskanie wymaganego efektu np. odpowiedniej pozycji, liczby obrotów czy prędkości. Kinco oferuje trzy serie sterowników o szerokich możliwościach i atrakcyjnej cenie.

Podstawowa seria FD, która zastąpiła serię CD przeznaczona jest do kontroli trójfazowych silników serwo zasilanych prądem przemiennym. Sterowniki komunikują się poprzez interfejs RS232, RS485 (Modbus RTU) oraz CANopen dzięki czemu mogą się komunikować się ze sterownikiem PLC czy z panelem operatorskim. Sterowniki mogą pracować w kilku trybach: krok/kierunek (analogicznie do silników krokowych), kontroli prędkości, momentu, pozycji, dojazdu do zadanej pozycji krańcowej.

Czasy rozpędzania i hamowania serwonapędów tej serii są na poziomie 10 ms. Pozwala to na ustawienie bardzo stromej rampy pracy. Seria FD doskonale sprawdza się w mniej zaawansowanych  aplikacjach, dla których oferowane funkcje są wystarczające, zachowując przy tym bardzo korzystną cenę.

Do bardziej zaawansowanych aplikacji przeznaczona jest seria ED, która wyposażona została dodatkowo w interfejs Profibus DP. System ten złożony jest z jednego lub więcej urządzeń nadrzędnych i z jednego lub więcej urządzeń podrzędnych i pozwala na pracę w czasie rzeczywistym do 127 sterowników. Poza wejściami i wyjściami cyfrowymi, sterowniki ED mają także wejścia i wyjścia analogowe. W porównaniu z serią FD, sterowniki ED mają wbudowany licznik czasu, komparator oraz kalkulator, co umożliwia również wyzwalanie wcześniej zaprogramowanych sekwencji działań.

Najbardziej rozwiniętą technicznie serią sterowników w ofercie firmy Kinco jest seria JD, która jest odpowiednia do zastosowań np. w aplikacjach wieloosiowych. Podobnie jak sterowniki z serii ED mogą się komunikować poprzez interfejsy RS232, RS485 oraz CANopen. Sterowniki z serii JD wyposażone są także w funkcję STO (Safe Torque Off), która zapewnia większe bezpieczeństwo pracy poprzez wprowadzenie stanu blokady momentu silnika (bezpieczne wyłączenie momentu) w celu zatrzymania napędu. Urządzenia te są także niezwykle odporne na zakłócenia zewnętrzne oraz posiadają izolację interfejsów komunikacyjnych. Dla wszystkich serii sterowników serwo Kinco dostępny jest program na PC zawierający funkcję oscyloskopu, który umożliwia kontrolę takich parametrów jak prędkość, pozycja oraz prąd i prezentację ich na komputerze PC.

Jedną z przykładowych aplikacji, w których zastosowano serwonapęd Kinco było napędzanie obrotnicy spawalniczej. W urządzeniu zostały wykorzystane dwa silniki SMH60S wyposażone w hamulec o mocy 400 W i znamionowym momencie obrotowym 1,27 Nm. Do sterowania napędów zastosowano sterowniki FD422-LA-00.

W obrotnicy zastosowano również sterownik PLC współpracujący z robotem spawalniczym. Z robota przesyłana jest informacja o pozycji na jedno z ośmiu wyjść, które PLC wysyła następnie do sterownika serwo w formie binarnej.   W sterowniku można ustawić do 8 pozycji, natomiast w aplikacji zastosowano również panel operatorski MT4414T, w którym możliwe jest ustawienie wielu programów z różnorodnymi pozycjami i trajektoriami ruchu napędów.

Serwonapędy wykorzystywane są w wielu procesach, w których istotne jest zapewnienie właściwych pozycji przyjmowanych przez mechanizmy, takie jak sterowanie stołem obrotowym, aplikacje przenoszenia i układania produktów czy utrzymywanie stałego naprężenia rozwijanego lub zwijanego materiału. Stosując napędy serwo możliwe jest precyzyjne sterowanie pracą osi, poprzez kontrolę pozycji, prędkości oraz momentu. Dynamiczna praca oraz precyzyjna kontrola pozycji umożliwiają dokładne prowadzenie trajektorii pomiędzy dwoma punktami końcowymi, wykorzystywane np. przy kształtowaniu i obróbce krawędzi powierzchni. Więcej o aplikacjach i szczegółach technicznych można przeczytać na www.wobit.com.pl.