Odvětvím, které v posledních letech prošlo mnoha inovacemi a nárůstem svého uplatnění, je polohování pomocí elektrických servomechanismů v kategorii malých až středních zátěží, řádově od několika gramů do stovek kilogramů. U společnosti SMC jsou jako elektrické pohony označovány nejen samotné elektrické servomotory, ale celé sestavy včetně mechanických jednotek pro lineární nebo kyvný pohyb a také pro uchopení předmětů. Skloubením více než 60 let zkušeností získaných při vývoji mechanických pohonů společnosti SMC spolu s těmi nejnovějšími typy servomotorů vlastního vývoje nebo partnerských servomotorů vznikají řešení s velmi zajímavými parametry, o kterých se více dozvíte i v tomto článku.
Tam, kde je zapotřebí vysoká dynamika, rychlost a precizní přesnost Šroubový lineární pohon řady LEJS nabízí vysoce přesný a tuhý mechanismus, který je díky svým konstrukčním vlastnostem nasazován do dynamicky náročných aplikací. Součástí konstrukce jsou dvě lineární vedení uložená v těle mechanické jednotky LEJS. Vedení umožňuje působení velkých dynamických momentů ze strany zátěže. Svou robustnost ukazují mechanické jednotky LEJS i v nepříznivém pracovním prostředí. Šroub i vedení jsou uloženy uvnitř mechanismu, na straně jezdce jsou kryty ocelovým páskem. Ten zabraňuje vniku mechanických částic do těla pohonu. Řada LEJS nabízí řešení také pro aplikace, kde nasazení šroubových pohonů dosahovalo svých limitů. Tím největším je klesající maximální rychlost v závislosti na délce zdvihu pohonu. S velkým zdvihem pohonu může dojít k překročení mezní hodnoty otáčení, které má za následek mechanické rozvibrování šroubu. Takováto soustava je z hlediska regulace nestabilní a není možné její optimální vyladění pro správný chod servomechanismu. Navíc může dojít k poškození jednotlivých částí. Inženýři SMC tuto vlastnost změnili tak, že šroub vybavili podpůrnými prvky, které jsou v rámci celého zdvihu pohyblivé (viz obr. 1). Při pohybu jezdce jsou tyto prvky ustavovány pomocí spojovacích členů. Popsaná inovace je v řadě LEJS označena písmenem M na konci. LEJS63-M tedy zaručuje plynulý chod ve vysokých otáčkách pro šroubové pohony s dlouhým zdvihem. Maximální rychlost 1 800 mm/s. Dostupné zdvihy 790, 890, 990, 1 190, 1 490, 1 790 mm. Horizontální zatížení 85 kg (pro stoupání 10 mm). Stoupání šroubu 10, 20, 30 mm. Opakovatelná přesnost polohování ±0,01 mm (varianta H – vysoce přesné vedení). Kompatibilní servomotory s výkonem 200 W. Další velkou výhodou řady je provedení ve variantě označované jako „motorless“. Jedná se o provedení mechanické jednotky bez motoru. Motor si zákazník může zvolit na základě svých požadavků na výrobce servomotorů. Závěrem můžeme tedy říci, že se vývojářům podařilo dokončit návrh pohonů řady LEJS na maximální možnou mez z hlediska vyváženosti a efektivity části servomotoru s výkonem 200 W a mechanické jednotky, která nabízí maximální dynamiku, rychlost a zatížitelnost.
Pokud aplikace požaduje ještě vyšší sílu Další novinkou v řadě LEJS je mechanická jednotka LEJS100- -X400. Jedná se o nejrobustnějšího člena této řady. Mechanická jednotka LEJS100-X400 je určena pro polohování s vyššími zátěžemi. Nabízí až přibližně pětinásobně vyšší zatížitelnost než řada LEJS63 v horizontálním uložení a čtyřnásobně vyšší zatížitelnost v uložení vertikálním. Z hlediska dynamiky je samozřejmostí zachování vysoké rychlosti a dynamiky jako u velikosti LEJS40 a LEJS63, a to s rychlostí až 2 300 mm/s a zrychlením/zpomalením až 9 800 mm/s2. Opakovatelná přesnost polohování je také na velmi dobré úrovni ±0,01 mm, která je standardem pro šroubové elektrické pohony SMC. Tak jako tomu je v případě pohonu LEJS63-M, i zde je kladen důraz na co nejvyšší vyváženost mechanické jednotky a servomotoru. Řada LEJS100-X400 je navržena pro servomotory s výkonem 750 W. Tato řada je odpovědí na požadavky ze strany našich zákazníků, kteří požadovali mechanické jednotky pro vyšší zátěže. Perfektně zapadá do rozsáhlých možností konfigurace elektrických pohonů a posouvá hranice zase o další krok kupředu v portfoliu produktů společnosti SMC. Náhled na provedení LEJS100-X400 je zobrazen na obr. 2. Maximální rychlost 2 300 mm/s horizontálně i vertikálně. Maximální zrychlení/zpomalení 9 800 mm/s2. Dostupné zdvihy 500, 1 000, 1 500 mm. Horizontální zatížení 400 kg. Vertikální zatížení 80 kg. Opakovatelná přesnost polohování ±0,01 mm. Kompatibilní servomotory s výkonem 750 W.
Nový servozesilovač LECSB-T Že společnost SMC nabízí nejmodernější způsoby řízení elektrických pohonů, není žádnou novinkou. Samozřejmostí je i lokální podpora při jejich nasazení. Specialisté z technického oddělení SMC v Brně denně pomáhají na základě rozsáhlých praktických zkušeností zákazníkům při uvádění mechatronických systémů do provozu. Produkují pro zákazníky přínosné informační zdroje, které slouží v rámci podpory pro co nejrychlejší a nejpohodlnější zprovoznění i těch nejsložitějších automatizačních úloh, ve kterých jsou produkty SMC nasazovány. Ať už se jedná o průvodce prvotním nastavením, kde je krok po kroku uvedeno, jak správně řídit servomechanismus přes NC úlohu, nebo na požadavek aplikace psané funkční bloky pro zařízení SMC. Proto se nebojíme uvést, že nový servozesilovač LECSB-T je ve svém principu jednoduchý. Jeho rozhraní pro spojení s nadřazeným řídicím systémem je totiž vyvinuto na základě jednoduchého binárního řízení s poziční tabulkou. Jedná se o stejný způsob řízení, jaký se používá pro řízení krokových motorů drivery LECP6. Mnoho aplikací je pro tento způsob dostačující a není zapotřebí využití numerického řízení pohonu. LECSB-T je tedy jakousi paralelou pro drivery LECP6 avšak v kategorii pro synchronní servomotory. Dále je nutné uvést, že vůči LECP6 nabízí další nespočet variant řízení a pokročilých technologií, jak z oblasti zpětné vazby, tedy odměřování, tak z oblasti bezpečnosti. Další metodou je pulzní řízení na principu diferenciálního signálu nebo otevřeného kolektoru. Tento způsob se dále větví na metodu pulz-pulz, nebo metodu pulz-směr, navíc lze zapojit pozitivní a negativní logiku. Pokud by poziční tabulka ani pulzní řízení pro aplikaci nebyly optimálním řešením, nabízí se možnost programová, kdy si uživatel napíše program, ten se uloží do EEPROM servozesilovače a příslušnou binární posloupností se tento program vyvolá. Samozřejmostí je kompatibilita zapojení logiky PNP nebo NPN pro digitální vstupy a výstupy. V neposlední řadě, pokud není z nějakého důvodu optimální digitální řízení aplikace, se nabízí možnost řízení otáček a momentu přes analogový vstup/výstup servozesilovače LECSB-T. Specialisté SMC vědí, jak důležité je v dnešních aplikacích možnost plynulého přechodu z jedné vazby do druhé, a to i tam, kde není numerické řízení. LECSB-T proto nabízí jak momentové, tak otáčkové a polohové řízení a plynulé přepínání mezi těmito vazbami, pokud si to aplikace žádá. Nová řada LECSB-T (viz obr. 3) tedy v konečném součtu implementuje všechny možnosti řízení, které SMC dlouhodobě používá při řízení na bázi digitálních a analogových signálů. Jasný požadavek byl kladen také na absolutní odměřování, které je určeno pro motory s rozlišením enkodéru 22 bitů (4 194 304 pulzů/ot). Základní bezpečnostní funkcí LECSB-T je STO (safe torque off), avšak je možné připojení rozšiřujícího bezpečnostního modulu a tím získání dalších bezpečnostních funkcí. Mechanické jednotky, které se používají s tímto servozesilovačem, jsou řady LEF, LEJ, LEY. Metody řízení: poziční tabulkou, pulzní, programové, analogové. Regulace: polohová, rychlostní, momentová vazba. Zapojení digitálních vstupů/ /výstupů: kompatibilní pro PNP i NPN. Bezpečnostní funkce: STO v základu, možnost rozšíření s přídavným modulem. Absolutní odměřování pro motory s 22bitovým enkodérem (4 194 304 pulzů/ot). Poziční tabulka s 255 řádky.
Maximální využití krokového motoru s kompaktním suportem LESYH Velmi oblíbená řada LES, elektrické pohony s kompaktním suportem a krokovým motorem, také přichází se zásadními inovacemi. Jde zejména o navýšení přípustného zatížení a zvýšení opakovatelné přesnosti polohování, to vše při zachování vlastností, na které jsou konstruktéři a elektronici pro tuto řadu zvyklí. Pro porovnání se standardní řadou LESH, bylo pro velikost 16 při vertikálním uložení navýšeno přípustné zatížení z 2 kg na 12 kg. Pro velikost 25 je přípustné možné zatížení ve vertikálním uložení navýšeno ze 4 kg na 20 kg. Opakovatelná polohovací přesnost také prošla konstrukčními změnami a byla upravena na již dnešní standard elektrických pohonů SMC. Její hodnota je vylepšena na ±0,01 mm z původních ±0,05 mm. Další inovací je aplikování drážek pro instalaci standardních snímačů polohy suportu řady D-M9. Za zmínění stojí také fakt, že řada LESYH je plně kompatibilní s motory a drivery JXC pro bezbateriové absolutní odměřování. Možné způsoby uložení motoru LESYH (viz obr. 4 a obr. 5). LESYH ve velikostech 16 a 25. Opakovací polohová přesnost ±0,01 mm. 5násobné navýšení maximálního zatížení. Kompatibilní s bezbateriovými motory a drivery pro absolutní odměřování.
Bezbateriové absolutní polohování pro servomechanismy používající krokové motory Řada driverů JXC určená pro regulaci krokových motorů přichází s dlouho očekávaným vylepšením, a to bezbateriovým absolutním odměřováním pohonu. Co tato výhoda přináší? Při odpojení napájecího napětí servomechanismu nedochází ke ztrátě informace o poloze u mechanické jednotky. Po následném obnovení napájecího napětí není nutné pohon referovat na výchozí hodnotu. Navíc je celý systém bez baterie, což zaručuje bezúdržbové požadavky na tuto funkčnost, a není nutné hlídat stav baterie pro uchování informací o aktuální poloze ve vypnutém stavu. U krokových motorů byla vylepšena rozlišovací schopnost enkodéru z 800 pulzů/ /ot na 4 096 pulzů/ot. Pohony s absolutním odměřováním jsou kompatibilní pro všechny dnes používané sběrnicové systémy, jako jsou Profinet, EtherCAT, Ethernet/IP, DeviceNet, CC-Link a v neposlední řadě protokol IO- -Link (viz obr. 6). Navíc je možné tuto technologii použít i u driveru pro binární řízení s polohovou tabulkou. Kompatibilní řady mechanických jednotek jsou LEF, LEY/LEYG, LES, LEHF, LER. www.smc.cz
