Hogyan válasszunk Omron szervohajtást?

Sok vásárlót láttam már egy egyszerű kérdéssel kezdeni:

“"Felajánlhatnád ezt?" Omron szervohajtás?”

Az alkalmazás ellenőrzése után azonban gyakran azt tapasztaljuk, hogy a hajtás csak egy része a teljes szervorendszernek. Ha a motor, a vezérlő, a kábel vagy a kommunikációs módszer nem egyezik, a gép esetleg nem fog megfelelően működni, még akkor sem, ha maga a hajtás vadonatúj.

Ez az útmutató elmagyarázza, hogyan válasszanak praktikus Omron szervohajtást, különösen a mérnökök, karbantartó csapatok és beszerzési vezetők számára, akiknek el kell kerülniük a költséges hibákat.

Omron pozíciók szervomotorok és szervo meghajtók nagy sebességű, nagy pontosságú vezérlési alkalmazásokhoz, és egyes modellek beépített EtherCAT kommunikációval is kaphatók.

1. A géppel kezdd, ne a meghajtóval

Az első lépés nem az, hogy azt kérdezzük: “Melyik szervohajtás olcsóbb?”

A jobb kérdés a következő:

“Mire van szüksége a gépnek ehhez a tengelyhez?”

A szervohajtás vezérli a motort, de a motornak kell mozgatnia a valódi terhelést. Ez azt jelenti, hogy először meg kell értenie a mechanikai követelményeket:

Mekkora a rakomány súlya?
Milyen gyorsan kell mozognia?
Milyen gyorsan kell gyorsulnia és megállnia?
Vízszintes vagy függőleges a tengely?
Nagy pozicionálási pontosságra van szükség?
Van sebességváltó, golyósorsó, szíj, forgóasztal vagy közvetlen tengelykapcsoló?
Hányszor ismétlődik a mozgás?

Új gépek tervezésénél a motor méretezésének általában a hajtás kiválasztása előtt kell történnie. Az Omron Motorméretező eszköze segít a megfelelő motor és hajtás kiválasztásában a mechanikai szerkezet, az üzemi minták, a tömeg, a csökkentési arány, a tehetetlenség és a nyomatékszámítás alapján.

Csere vagy karbantartás esetén a folyamat más. Általában a szervohajtás vagy a motor adattábláján található meglévő modellszámmal kezdjük. Ebben az esetben a legbiztonságosabb megközelítés a pontos modell, a tápegység, a motor kompatibilitása és a kábelcsatlakozás ellenőrzése a vásárlás előtt.

2. Először ellenőrizze a szervomotort

A legtöbb esetben Omron szervorendszerek esetén a szervohajtást a szervomotornak megfelelően kell kiválasztani.

A motor határozza meg a szükséges kimeneti teljesítményt, az enkóder kompatibilitását, a névleges fordulatszámot, a fék opciót, a tehetetlenségi nyomaték típusát és a csatlakozó típusát. Ha a motor és a hajtás nem egyezik, beállítási hibákkal, kommunikációs hibákkal, enkóderproblémákkal vagy instabil mozgással szembesülhet.

Például, ha a motorod 400 W-os, akkor általában egy kompatibilis, ugyanabból a szervocsaládból származó 400 W-os meghajtóra van szükséged. Ha a motor fékkel rendelkezik, a meghajtónak és a kábelezésnek megfelelően kell támogatnia a fékkört. Ha a motor abszolút jeladót használ, a meghajtónak támogatnia kell az adott jeladótípust.

Új kialakítás esetén először a nyomaték- és fordulatszám-követelmények alapján válassza ki a motort. Ezután válassza ki a megfelelő hajtást.

Csereprojekt esetén mindkét címkét ellenőrizd:

Szervohajtású modell: általában ezzel kezdődik R88D
Szervomotor modell: általában ezzel kezdődik R88M

A vevő csak a hajtásmodellt küldheti el, de a pontos megerősítéshez a motormodell gyakran ugyanolyan fontos.

3. Válassza ki a megfelelő Omron szervo sorozatot

Az Omron különböző szervomotor-családokkal rendelkezik, és a helyes választás a gépgenerációtól, a vezérlőplatformtól és az alkalmazás követelményeitől függ.

A modern Omron mozgásrendszerekben az 1S sorozatot széles körben használják a fejlett gépvezérléshez. Az Omron az 1S szervorendszert a géptervezés, telepítés, üzembe helyezés és karbantartás fejlesztésére tervezték, olyan funkciókkal, mint a nagy felbontású kódoló, az akkumulátor nélküli abszolút többfordulatos kódoló, a továbbfejlesztett hurokvezérlés és a beépített biztonsági funkciók.

Az 1S sorozat 50 W-tól 15 kW-ig terjedő teljesítménytartományt fed le, és egy 23 bites, nagy felbontású kódolót, valamint egy akkumulátormentes abszolút többfordulatos kódolót tartalmaz.

A G5 sorozat egy másik fontos Omron szervo család. Gyakran megtalálható meglévő berendezésekben és csere projektekben. A G5 meghajtók különböző parancstípusokban kaphatók, beleértve az EtherCAT kommunikációt és az analóg/impulzus modelleket. Az Omron G5 analóg/impulzus meghajtó családja 50 W-tól 15 kW-ig terjedő forgómotoros modelleket és teljes zárt hurkú kódolótámogatást tartalmaz.

Egyszerűen fogalmazva:

Használja az 1S sorozatot, ha újabb Omron Sysmac alapú gépekkel, EtherCAT mozgásvezérléssel, nagy felbontású visszajelzéssel és modern biztonsági követelményekkel dolgozik.

Használja a G5 sorozatot meglévő G5 rendszerek cseréjéhez, régebbi berendezések karbantartásához vagy analóg/impulzusvezérlési alkalmazásokkal való munkához.

Használja pontosan a meglévő modellt, amikor a gép már működik, és csak cserére van szüksége. Karbantartás esetén a kompatibilitás fontosabb, mint a véletlenszerű “frissítés”.

4. Ellenőrizze a szabályozási módszert

Ez az egyik legfontosabb pont.

A szervohajtásnak meg kell egyeznie a vezérlő parancsmódszerével. Ha a vezérlési módszer helytelen, a hajtás bekapcsolhat, de nem fog működni a PLC-vel vagy a mozgásvezérlővel.

A gyakori ellenőrzési módszerek a következők:

EtherCAT
Ez gyakori az újabb Omron mozgásvezérlő rendszerekben, különösen NJ/NX gépvezérlők és Sysmac Studio használatakor. Alkalmas szinkronizált többtengelyes vezérléshez és nagy teljesítményű gépautomatizáláshoz.

Impulzussorozat bemenet
Ez gyakori a hagyományos PLC pozicionáló alkalmazásokban. A vezérlő impulzus- és irányjeleket küld a szervohajtásnak.

Analóg bemenet
Ezt gyakran használják sebesség- vagy nyomatékszabályozásra egyes régebbi vagy speciális rendszerekben.

Hajtás kiválasztása előtt ellenőrizze a vezérlő kimenetét. Egy EtherCAT szervohajtás nem helyettesítheti egyszerűen az impulzusbemenetű hajtást, hacsak a vezérlőrendszert is nem módosítják.

Például az Omron 1S szervohajtásai beépített EtherCAT kommunikációval kaphatók, míg a G5 modellek analóg/impulzushajtási opciókat is tartalmaznak.

Ezért fontosak a modell utótagjai. Két szervohajtás teljesítményében hasonló lehet, de a parancsinterfészük teljesen eltérő lehet.

5. Egyeztesse a tápfeszültséget

A tápegység egy másik terület, ahol a vásárlók gyakran hibáznak.

Az Omron szervohajtások különböző bemeneti feszültségekre, például 100 VAC, 200 VAC, 400 VAC vagy 480 VAC feszültségre tervezhetők, a régiótól és a modellsorozattól függően.

Például az Omron 1S EtherCAT termékcsaládja tartalmaz egyfázisú 100 VAC modelleket, egyfázisú/háromfázisú 200 VAC modelleket, háromfázisú 200 VAC modelleket és háromfázisú 400 VAC modelleket különböző teljesítménybesorolásokkal.

Ha a gép panelje 200 VAC feszültségre van tervezve, ne válasszon 400 VAC frekvenciaváltót csak azért, mert a teljesítménybesorolás megfelelőnek tűnik. A feszültségosztálynak meg kell egyeznie a gép elektromos kialakításával.

Mindig ellenőrizze:

Bemeneti feszültség
Egyfázisú vagy háromfázisú tápellátás
Névleges kimeneti teljesítmény
Regionális feszültségszabvány
Vezérlőszekrény kialakítása
Meglévő vezetékek és védőeszközök

Csere esetén a legbiztonságosabb módszer az, ha pontosan az eredeti feszültségosztályt választjuk.

6. Válassza ki a megfelelő kimeneti teljesítményt

A szervohajtás teljesítményét általában a szervomotor teljesítménye alapján választják ki.

Egy 400 W-os motorhoz általában egy kompatibilis 400 W-os meghajtó szükséges. Egy 1,5 kW-os motorhoz egy kompatibilis 1,5 kW-os meghajtó szükséges. Ez azonban nem jelenti azt, hogy csak a teljesítményt kell ellenőrizni.

Azt is figyelembe kell vennie:

Csúcsnyomaték-követelmény
Gyorsulási és lassulási idő
Terhelés tehetetlensége
Kitöltési ciklus
Regenerációs energia
Mechanikai súrlódás
Függőleges terhelési feltételek
Biztonsági ráhagyás

Gyakori hiba, hogy a hajtást kizárólag a motor teljesítménye alapján választják ki, a csúcsterhelési körülményeket figyelmen kívül hagyva. A rendszer tesztelés közben működhet, de gyors gyorsítás, vészleállítás vagy folyamatos termelés esetén meghibásodhat.

Ha a gép gyakori indítási-leállítási ciklusokkal, nagy tehetetlenséggel vagy függőleges emelőmozgással rendelkezik, a kiválasztást alaposabban felül kell vizsgálni.

7. Ellenőrizze a jeladó típusát és a visszacsatolási követelményeket

A jeladó a visszacsatoló eszköz, amely jelzi a szervohajtásnak a motor helyzetét és sebességét.

Pozícionáló alkalmazásoknál az útmérő kompatibilitása kritikus fontosságú.

Az Omron 1S sorozata egy 23 bites, nagy felbontású kódolót és egy akkumulátor nélküli abszolút többfordulatos kódolót tartalmaz, ami egyszerűsíti a karbantartást, mivel az abszolút pozíciómegtartáshoz nincs szükség akkumulátoros szünetmentes tápellátásra.

Régebbi rendszerek esetén inkrementális vagy abszolút jeladó konfigurációkat is láthat a motor sorozatától függően.

Meghajtó kiválasztása előtt ellenőrizze:

Inkrementális vagy abszolút motorvezérlésű?
Szükséges-e a rendszernek abszolút pozicionálást végeznie kikapcsolás után?
Szükséges hozzá akkumulátor?
A meglévő vezérlő abszolút pozícióadatokat vár?
Kompatibilis az enkóder kábel?

Ha egy meglévő gépben cserél meghajtót, ne változtassa meg véletlenszerűen a jeladó típusát. Ez befolyásolhatja az alaphelyzetbe állítást, a pozicionálást és a vezérlő beállításait.

8. Döntse el, hogy szükséges-e fék

A motorféket nem a motor leállítására használják normál mozgás közben. Főként a tengely megtartására szolgál, amikor a tápellátás ki van kapcsolva, vagy a szervomotor le van tiltva.

A fékmotorok gyakoriak a következő típusokban:

Függőleges tengelyek
Emelő mechanizmusok
Z-tengelyes alkalmazások
Tartóberendezések
Robotok vagy anyagmozgató rendszerek
Gépek, ahol a terhelés leesése veszélyes

Ha a tengelyed függőleges, akkor különös figyelmet kell fordítanod a fékezési igényre.

Egy fék nélküli motor olcsóbb lehet, de veszélyes vagy alkalmatlan lehet függőleges terhelésekhez. A fékes motorhoz megfelelő kábelezés és hajtáskonfiguráció is szükséges.

Meglévő rendszer cseréjekor ellenőrizze, hogy a motormodell tartalmaz-e fék opciót. Ne feltételezze, hogy a fék opcionális, csak azért, mert a gép “általában szervovezérléssel áll le”.”

9. Tekintse át a biztonsági követelményeket

A biztonság egyre fontosabbá válik a modern géptervezésben.

Sok alkalmazás esetében a biztonságos nyomatékkikapcsolás (Safe Torque Off, STO) ma már általános követelmény. Egyes gépeknél a gép kockázatértékelésétől függően fejlettebb biztonsági funkciókra is szükség van.

Az Omron kijelenti, hogy az 1S sorozat beépített biztonsági funkciókat tartalmaz, beleértve a fixen bekötött biztonságos nyomatékleállítást és az EtherCAT-en keresztüli biztonságot FSoE használatával.

Az Omron emellett kiadott 1S sorozatú AC szervorendszereket biztonsági funkciókkal, amelyek nyolc biztonsági funkciót biztosítanak, megfelelve a PLe/SIL3 szintű követelményeknek.

Egyszerű gépeknél az STO elegendő lehet. A fejlettebb gépek, különösen a csomagológépek, robotika, anyagmozgató gépek vagy az Európába értékesített berendezések esetében a biztonsági funkciókat gondosan ellenőrizni kell.

Ne válasszon szervohajtást kizárólag a teljesítmény alapján, ha a gép tanúsított biztonsági funkciót igényel.

10. Ne feledkezzen meg a kábelekről és csatlakozókról

A szervohajtást ritkán használják önmagában.

Szükséged lehet még:

Tápkábel
Jeladó kábel
Fékbowden
I/O csatlakozó
Kommunikációs kábel
Elemes vagy elem nélküli jeladó tartozékok
Regenerációs ellenállás
Zajszűrő
Reaktor
Szerelési tartozékok

Csereprojektek esetén, kábelek rejtett problémává válhat. Előfordulhat, hogy egy új meghajtó nem fogadja el a régi kábelcsatlakozót, különösen akkor, ha egyik sorozatról a másikra vált.

Rendelés előtt ellenőrizze, hogy csak a hajtást vagy a teljes szervo szettet vásárolja-e.

Sürgős karbantartás esetén elegendő lehet csak a meghibásodott meghajtó cseréje. Új gép építése esetén jobb, ha a motort, a meghajtót, a kábeleket és a kapcsolódó tartozékokat együtt készítjük elő.

11. Ellenőrizze a regenerációs követelményeket

A regeneráció akkor történik, amikor a motor lelassul, vagy amikor egy függőleges terhelés visszafelé hajtja a motort. Az energia visszatér a meghajtóba. Ha a regenerált energia túl magas, a rendszernek regenerációs ellenállásra lehet szüksége.

A nagyobb regenerációs kockázatú alkalmazások közé tartoznak:

Függőleges tengelyek
Nagy tehetetlenségi terhelések
Gyors lassulás
Gyakori induló-megálló mozgás
Forgóasztalok
Hosszú löketű pozicionáló rendszerek

Ha a regenerációt figyelmen kívül hagyják, a gép túlfeszültség-riasztásokat válthat ki, vagy váratlanul leállhat működés közben.

Nagy terhelés vagy gyakori lassulás esetén ellenőrizze, hogy szükség van-e külső regenerációs ellenállásra.

12. Gondoljon a munkakörnyezetre

A szervohajtásokat vezérlőpanelekbe szerelik, de a környezet továbbra is számít.

Ellenőrizze a következőket:

Környezeti hőmérséklet
Nedvesség
Rezgés
Por
Olajköd
Maró gáz
Panel szellőzés
Telepítési távolság
Földelés és zajvédelem

Például az Omron 1S általános specifikációi közé tartozik a 0 és 55 °C közötti működési környezeti hőmérséklet és a max. 90% páratartalom, páralecsapódás nélkül.

Ne telepítsen szervohajtást zsúfolt szekrénybe megfelelő hőelvezetés nélkül. Még ha a modellválasztás megfelelő is, a rossz telepítés lerövidítheti az élettartamot.

13. Legyen óvatos a csere- és a megszűnt modellekkel

Sok vásárló azért keres Omron szervohajtásokat, mert egy régi gép leállt, és az eredeti hajtást nehéz megtalálni.

Ebben a helyzetben ne rohanjon a “legközelebbi kinézetű” modell megvásárlásával.

Ellenőrzés:

Pontos meghajtómodell
Pontos motormodell
Bemeneti feszültség
Kimeneti teljesítmény
Ellenőrzési módszer
Jeladó típusa
Fék opció
Firmware vagy paraméter kompatibilitás
Szerelési méret
Kábelkompatibilitás
Vezérlő modell
Gépi programkövetelmények

Néhány cseremodellhez paraméter- vagy kábelmódosításra lehet szükség. Egyes modellek egyáltalán nem feltétlenül cserélhetők ki közvetlenül.

Ha a gyártás leáll, a leggyorsabb megoldás gyakran az, ha raktáron találunk ugyanilyen eredeti modellt. Ha az eredeti modell már nem kapható vagy nem elérhető, akkor egy megfelelő műszaki adatokkal rendelkező cseretervet kell készíteni.

14. Vigyázzon a felújított szervohajtásokra

Az Omron szervohajtásokat számos gyárban használják, így a piacon is számos használt vagy felújított egység található.

Egyes vásárlók számára egy olcsó, felújított meghajtó vonzónak tűnhet. De a valódi mérnöki projektekben a kockázat sokkal nagyobb lehet, mint a megtakarítás.

Lehetséges problémák a következők:

Rövidebb hátralévő élettartam
Rejtett riasztási előzmények
Instabil teljesítmény
Sérült csatlakozók
Javított belső táblák
Nincs megbízható garancia
Hibás címkék vagy megváltozott alkatrészek
Hiba a telepítés után

Termelőgépek, kormányzati projektek, exportberendezések vagy sürgős karbantartás esetén az új, eredeti termékek általában biztonságosabbak.

Ez különösen fontos a beszerzési vezetők számára, akiknek később meg kell védeniük cégüket a minőségi reklamációktól.

15. Gyakorlati Omron szervohajtás kiválasztási ellenőrzőlista

Mielőtt Omron szervohajtást választana, ellenőrizze a következőket:

Szervomotor modell
Szervohajtású modell
Névleges kimeneti teljesítmény
Bemeneti feszültség és fázis
Ellenőrzési módszer
Jeladó típusa
Fékkövetelmény
Biztonsági funkció
Kábelkompatibilitás
Vezérlő modell
Alkalmazásterhelés
Regenerációs követelmény
Telepítési környezet
Új terv vagy csereprojekt
Elérhetőség és szállítási idő
Garancia és a termék állapota

Ha világosan meg tudja válaszolni ezeket a kérdéseket, sokkal kisebb lesz a kockázata annak, hogy rossz szervohajtást választ.

16. Példa: Csomagológép meghajtójának kiválasztása

Tegyük fel, hogy csomagológépet épít vagy tart karban.

A gépnek több tengelye van: adagolás, vágás, tömítés és pozicionálás. A mozgásnak pontosnak, gyorsnak és megismételhetőnek kell lennie. Ha a vezérlő egy Omron NJ vagy NX rendszer, amely EtherCAT-et használ, akkor egy 1S EtherCAT szervorendszer lehet a megfelelő irány.

De ettől függetlenül minden tengelyt külön kell ellenőrizni.

Az etetőtengelynek gyors reagálásra lehet szüksége.
A vágótengelynek pontos szinkronizálásra lehet szüksége.
A függőleges tengelyhez fékre lehet szükség.
A nagy tehetetlenségű tengely regenerációs felülvizsgálatra szorulhat.
A biztonsági kialakítás STO-t vagy fejlettebb biztonsági funkciókat igényelhet.

Ezért használhat egy gép több, eltérő teljesítményű szervohajtást, annak ellenére, hogy azok ugyanahhoz az Omron szervocsaládhoz tartoznak.

A jó szervomotor-választás nem csak a termék illesztését jelenti, hanem az alkalmazás illesztését is.

17. Gyakori hibák Omron szervohajtás kiválasztásakor

Az egyik gyakori hiba, hogy csak a teljesítmény alapján választunk.

A 750 W-os hajtás nem automatikusan helyes csak azért, mert a motor 750 W-os. A sorozatnak, a feszültségnek, a parancsinterfésznek és az enkódernek is meg kell egyeznie.

Egy másik hiba a vezérlő figyelmen kívül hagyása.

Ha a PLC vagy a mozgásvezérlő impulzusjeleket ad ki, egy csak EtherCAT-alapú hajtás nem helyettesíti azokat közvetlenül.

A harmadik hiba a motorfék elfelejtése.

Ez különösen kockázatos függőleges tengelyek esetén. Ha az eredeti motor fékkel rendelkezik, a cserealkatrészt gondosan ellenőrizni kell.

Egy másik gyakori probléma, hogy megveszed a meghajtót, de elfelejted a kábeleket.

Sürgős projektek esetén ez komoly késéseket okozhat. A meghajtó gyorsan megérkezhet, de a gép mégsem tud működni, mert hiányzik a kábel.

Végül, sok vásárló alábecsüli a felújított termékek kockázatát.

A szervohajtások precíziós mozgásalkatrészek. Az alacsony ár nem előnyös, ha a gép a telepítés után ismét leáll.

18. Mikor kell kérni a beszállító segítségét a modell ellenőrzéséhez?

Akkor kell segítséget kérned, amikor:

Az eredeti modell gyártása megszűnt
Csak a motor modellje van meg
Csak a meghajtómodelled van meg
A gép egy régebbi Omron rendszert használ.
Nem biztos az EtherCAT-tel vagy az impulzusvezérléssel kapcsolatban
A tengely fékkel rendelkezik
A projekt sürgős
Cserére van szüksége, de nem szeretné megváltoztatni a vezetékezést
Egy ügyfél gépére vásárolsz, és nem vállalhatsz kockázatot.

Egy professzionális beszállítónak nem csak árat kell megadnia. Segítenie kell ellenőrizni, hogy a modell megfelelő-e, hogy a termék új és eredeti-e, és hogy a szükséges tartozékok rendelkezésre állnak-e.

A beszerzési csapatok számára ez kommunikációs időt takarít meg a mérnökökkel. A mérnökök esetében pedig csökkenti a rossz alkatrészek helyszínre érkezésének kockázatát.