Come scegliere un servoazionamento Omron

Ho visto molti acquirenti iniziare con una semplice domanda:

“Puoi offrire questo Azionamento servo Omron?”

Tuttavia, dopo aver verificato l'applicazione, spesso scopriamo che l'azionamento è solo una parte dell'intero sistema servoassistito. Se il motore, il controller, il cavo o il metodo di comunicazione non sono compatibili, la macchina potrebbe non funzionare correttamente anche se l'azionamento stesso è nuovo di zecca.

Questa guida spiega in modo pratico come scegliere un servoazionamento Omron, soprattutto per ingegneri, team di manutenzione e responsabili acquisti che devono evitare errori costosi.

Posizioni Omron servomotori E driver di servo Ideali per applicazioni di controllo ad alta velocità e alta precisione, alcuni modelli sono disponibili con comunicazione EtherCAT integrata.

1. Inizia dalla macchina, non dall'azionamento

Il primo passo non è chiedersi: "Quale servoazionamento è più economico?"“

La domanda migliore è:

“"A cosa serve questo asse alla macchina?"”

Un servomotore controlla il motore, ma è il motore stesso che deve muovere il carico reale. Ciò significa che è necessario prima comprendere i requisiti meccanici:

Qual è il peso del carico?
A che velocità deve muoversi?
Con quanta rapidità deve accelerare e fermarsi?
L'asse è orizzontale o verticale?
È necessaria un'elevata precisione di posizionamento?
È presente un riduttore, una vite a ricircolo di sfere, una cinghia, una tavola rotante o un accoppiamento diretto?
Con quale frequenza si ripete il movimento?

Nella progettazione di una nuova macchina, il dimensionamento del motore dovrebbe normalmente precedere la selezione dell'azionamento. Lo strumento di dimensionamento del motore di Omron è progettato per aiutare a selezionare il motore e l'azionamento più adatti in base alla struttura meccanica, alle modalità operative, alla massa, al rapporto di riduzione, all'inerzia e al calcolo della coppia.

Per la sostituzione o la manutenzione, la procedura è diversa. In genere si parte dal numero di modello presente sulla targhetta del servoazionamento o del motore. In tal caso, l'approccio più sicuro è quello di verificare il modello esatto, l'alimentazione, la compatibilità del motore e il tipo di connessione dei cavi prima dell'acquisto.

2. Confermare prima il servomotore

Nella maggior parte Omron Nei sistemi servoassistiti, l'azionamento del servomotore deve essere selezionato in base al servomotore stesso.

Il motore determina la potenza di uscita richiesta, la compatibilità con l'encoder, la velocità nominale, l'opzione di frenatura, il tipo di inerzia e il tipo di connettore. Se il motore e l'azionamento non sono compatibili, potrebbero verificarsi errori di configurazione, problemi di comunicazione, malfunzionamenti dell'encoder o movimenti instabili.

Ad esempio, se il motore è da 400 W, in genere è necessario un azionamento compatibile da 400 W della stessa famiglia di servomotori. Se il motore è dotato di freno, l'azionamento e il cablaggio devono supportare correttamente il circuito del freno. Se il motore utilizza un encoder assoluto, l'azionamento deve supportare tale tipo di encoder.

Per un nuovo progetto, scegliete innanzitutto il motore in base ai requisiti di coppia e velocità. Successivamente, selezionate l'azionamento corrispondente.

Per un progetto di sostituzione, controllare entrambe le etichette:

Modello di servoazionamento: di solito inizia con R88D
Modello del servomotore: di solito inizia con R88M

L'acquirente potrebbe inviare solo il modello di trasmissione, ma per una conferma accurata, il modello del motore è spesso altrettanto importante.

3. Scegliere la serie di servocomandi Omron più adatta

Omron offre diverse famiglie di servomotori e la scelta corretta dipende dalla generazione della macchina, dalla piattaforma di controllo e dai requisiti dell'applicazione.

Nei moderni sistemi di movimentazione Omron, la serie 1S è ampiamente utilizzata per il controllo avanzato delle macchine. Omron descrive il sistema servoassistito 1S come progettato per migliorare la progettazione, l'installazione, la messa in servizio e la manutenzione delle macchine, grazie a caratteristiche quali encoder ad alta risoluzione, encoder multigiro assoluto senza batteria, controllo ad anello migliorato e funzioni di sicurezza integrate.

La serie 1S copre una gamma di potenza da 50 W a 15 kW e include un encoder ad alta risoluzione a 23 bit e un encoder multigiro assoluto senza batteria.

La serie G5 è un'altra importante famiglia di servoazionamenti Omron. Si trova spesso in apparecchiature esistenti e in progetti di sostituzione. Gli azionamenti G5 sono disponibili in diverse tipologie di comando, tra cui la comunicazione EtherCAT e i modelli analogici/a impulsi. La famiglia di azionamenti analogici/a impulsi G5 di Omron comprende modelli con motori rotativi da 50 W fino a 15 kW e supporto completo per encoder a circuito chiuso.

In parole semplici:

Utilizzate la serie 1S quando lavorate con macchine di ultima generazione basate su Omron Sysmac, controllo del movimento EtherCAT, feedback ad alta risoluzione e moderni requisiti di sicurezza.

Utilizzate la serie G5 quando dovete sostituire sistemi G5 esistenti, effettuare la manutenzione di apparecchiature più datate o lavorare con applicazioni di controllo analogico/a impulsi.

Se la macchina è già in funzione e si necessita solo di una sostituzione, utilizzare esattamente lo stesso modello esistente. In ambito di manutenzione, la compatibilità è più importante di un "aggiornamento" casuale.

4. Verificare il metodo di controllo

Questo è uno dei punti più importanti.

Un servoazionamento deve essere compatibile con il metodo di comando del controllore. Se il metodo di comando non è corretto, l'azionamento potrebbe accendersi, ma non funzionerà con il PLC o il controllore di movimento.

I metodi di controllo più comuni includono:

EtherCAT
Questa caratteristica è comune nei sistemi di controllo del movimento Omron più recenti, soprattutto quando si utilizzano i controllori macchina NJ/NX e Sysmac Studio. È adatta per il controllo multiasse sincronizzato e l'automazione di macchine ad alte prestazioni.

Ingresso treno di impulsi
Questo è un comportamento comune in molte applicazioni di posizionamento PLC tradizionali. Il controllore invia segnali di impulso e di direzione al servoazionamento.

Ingresso analogico
Questo sistema viene spesso utilizzato per il controllo della velocità o della coppia in alcuni sistemi più vecchi o speciali.

Prima di scegliere un azionamento, verificate il tipo di uscita fornito dal vostro controller. Un servoazionamento EtherCAT non può semplicemente sostituire un azionamento con ingresso a impulsi, a meno che non venga modificato anche il sistema di controllo.

Ad esempio, i servoazionamenti 1S di Omron sono disponibili con comunicazione EtherCAT integrata, mentre i modelli G5 includono opzioni di azionamento analogico/a impulsi.

Ecco perché i suffissi dei modelli sono importanti. Due servoazionamenti possono sembrare simili in termini di potenza nominale, ma la loro interfaccia di comando può essere completamente diversa.

5. Adattare la tensione di alimentazione

L'alimentazione elettrica è un altro ambito in cui gli acquirenti spesso commettono errori.

Gli azionamenti servo Omron possono essere progettati per diverse tensioni di ingresso, come 100 V CA, 200 V CA, 400 V CA o 480 V CA, a seconda della regione e della serie di modelli.

Ad esempio, la gamma 1S EtherCAT di Omron comprende modelli monofase da 100 V CA, modelli monofase/trifase da 200 V CA, modelli trifase da 200 V CA e modelli trifase da 400 V CA con diverse potenze nominali.

Se il quadro elettrico della vostra macchina è progettato per 200 V CA, non scegliete un azionamento a 400 V CA solo perché la potenza nominale sembra corretta. La classe di tensione deve corrispondere alla progettazione elettrica della macchina.

Verificare sempre:

Tensione di ingresso
Alimentazione monofase o trifase
Potenza nominale in uscita
Standard di tensione regionale
Progettazione del quadro elettrico
Cablaggio e dispositivi di protezione esistenti

Per la sostituzione, il metodo più sicuro è quello di utilizzare un componente con una classe di tensione esattamente identica a quella originale.

6. Selezionare la potenza di uscita corretta

La potenza del servoazionamento viene solitamente selezionata in base alla potenza del servomotore.

Un motore da 400 W generalmente richiede un azionamento compatibile da 400 W. Un motore da 1,5 kW richiede un azionamento compatibile da 1,5 kW. Ma questo non significa che la potenza sia l'unico parametro da verificare.

È inoltre necessario considerare:

requisito di coppia massima
Tempo di accelerazione e decelerazione
Inerzia di carico
ciclo di lavoro
Energia rigenerativa
Attrito meccanico
Condizioni di carico verticale
Margine di sicurezza

Un errore comune è quello di scegliere un azionamento basandosi unicamente sulla potenza del motore, ignorando le condizioni di carico di picco. Il sistema potrebbe funzionare correttamente durante i test, ma guastarsi in caso di accelerazione rapida, arresto di emergenza o produzione continua.

Se la macchina presenta frequenti cicli di avvio e arresto, elevata inerzia o movimento di sollevamento verticale, la scelta deve essere valutata con maggiore attenzione.

7. Verificare il tipo di encoder e i requisiti di feedback.

L'encoder è il dispositivo di feedback che comunica al servoazionamento la posizione e la velocità del motore.

Nelle applicazioni di posizionamento, la compatibilità con gli encoder è fondamentale.

La serie 1S di Omron include un encoder ad alta risoluzione a 23 bit e un encoder assoluto multigiro senza batteria, che semplifica la manutenzione poiché non è necessaria alcuna batteria di backup per il mantenimento della posizione assoluta.

Nei sistemi più vecchi, a seconda della serie del motore, è possibile trovare configurazioni con encoder incrementali o assoluti.

Prima di scegliere un'unità, verificare:

Il motore è incrementale o assoluto?
Il sistema necessita di un posizionamento assoluto dopo lo spegnimento?
È necessaria una batteria?
Il controller esistente si aspetta dati di posizione assoluta?
Il cavo dell'encoder è compatibile?

Se si sostituisce un'unità in una macchina esistente, non modificare il tipo di encoder a caso. Ciò potrebbe influire sulla procedura di homing, sul posizionamento e sulle impostazioni del controller.

8. Decidere se è necessario un freno

Il freno motore non serve ad arrestare il motore durante il normale movimento. Serve principalmente a mantenere l'asse in posizione quando l'alimentazione è interrotta o quando il servo è disabilitato.

I motori dei freni sono comuni in:

Assi verticali
Meccanismi di sollevamento
Applicazioni dell'asse Z
Fissaggi
Robot o sistemi di movimentazione
Macchine in cui la caduta di carico è pericolosa

Se il tuo asse è verticale, devi prestare particolare attenzione ai requisiti del freno.

Un motore senza freno può essere più economico, ma può risultare pericoloso o inadatto ai carichi verticali. Un motore con freno richiede inoltre un cablaggio e una configurazione di azionamento corretti.

Quando si sostituisce un sistema esistente, verificare se il modello del motore include un'opzione di freno. Non dare per scontato che il freno sia opzionale solo perché la macchina "di solito si arresta tramite servofreno".“

9. Esaminare i requisiti di sicurezza

La sicurezza sta assumendo un ruolo sempre più importante nella progettazione delle macchine moderne.

Per molte applicazioni, la funzione Safe Torque Off (STO) è ormai un requisito comune. Alcune macchine richiedono anche funzioni di sicurezza più avanzate, a seconda della valutazione del rischio della macchina stessa.

Omron afferma che la serie 1S include funzioni di sicurezza integrate, tra cui la funzione Safe Torque Off cablata e la sicurezza tramite EtherCAT utilizzando FSoE.

Omron ha inoltre lanciato sul mercato i sistemi servo AC della serie 1S con funzionalità di sicurezza che offrono otto funzioni di sicurezza conformi ai requisiti di livello PLe/SIL3.

Per le macchine semplici, STO potrebbe essere sufficiente. Per le macchine più complesse, in particolare quelle per l'imballaggio, la robotica, la movimentazione dei materiali o le apparecchiature vendute in Europa, è necessario verificare attentamente le funzioni di sicurezza.

Non scegliere un servoazionamento basandoti esclusivamente sulla potenza nominale se la macchina richiede una funzione di sicurezza certificata.

10. Non dimenticare cavi e connettori

Un servoazionamento viene raramente utilizzato da solo.

Potrebbe inoltre servirti:

Cavo di alimentazione
Cavo encoder
Cavo del freno
Connettore I/O
Cavo di comunicazione
Accessori encoder con o senza batteria
Resistenza di rigenerazione
Filtro fumo
Reattore
Accessori di montaggio

Per i progetti di sostituzione, cavi Può diventare un problema nascosto. Una nuova unità potrebbe non essere compatibile con il vecchio connettore del cavo, soprattutto se si passa da una serie all'altra.

Prima di ordinare, verifica se stai acquistando solo il motore o il set completo di servocomandi.

Per interventi di manutenzione urgenti, potrebbe essere sufficiente sostituire solo l'unità guasta. Per l'assemblaggio di una nuova macchina, è preferibile predisporre insieme motore, unità, cavi e relativi accessori.

11. Verifica i requisiti di rigenerazione

La rigenerazione avviene quando il motore decelera o quando un carico verticale lo spinge all'indietro. L'energia viene restituita al sistema di azionamento. Se l'energia rigenerata è eccessiva, potrebbe essere necessario installare una resistenza di rigenerazione.

Le applicazioni con un rischio di rigenerazione più elevato includono:

Assi verticali
Grandi carichi inerziali
Decelerazione rapida
Movimento con frequenti arresti e ripartenze.
Tavoli rotanti
sistemi di posizionamento a corsa lunga

Se la rigenerazione viene trascurata, la macchina potrebbe attivare allarmi di sovratensione o arrestarsi inaspettatamente durante il funzionamento.

In caso di carico elevato o frequenti decelerazioni, verificare se è necessaria una resistenza di rigenerazione esterna.

12. Considerare l'ambiente di lavoro

I servomotori sono installati all'interno dei quadri di controllo, ma l'ambiente circostante rimane comunque un fattore importante.

Verificare quanto segue:

Temperatura ambiente
Umidità
Vibrazione
Polvere
Nebbia oleosa
Gas corrosivo
Generazione del pannello
Spaziatura di installazione
Messa a terra e controllo del rumore

Ad esempio, le specifiche generali dell'Omron 1S includono una temperatura ambiente di funzionamento da 0 a 55 °C e un'umidità massima del 90%, senza condensa.

Non installare un servoazionamento in un armadio affollato privo di un'adeguata dissipazione del calore. Anche se la scelta del modello è corretta, un'installazione non corretta può ridurne la durata.

13. Attenzione ai modelli sostitutivi e fuori produzione

Molti acquirenti cercano servoazionamenti Omron perché una vecchia macchina si è fermata e il servoazionamento originale è difficile da reperire.

In questa situazione, non abbiate fretta di acquistare il modello che più gli somiglia.

Controllo:

Modello di azionamento esatto
Modello motore esatto
Tensione di ingresso
Potenza di uscita
Metodo di controllo
Tipo di codificatore
Opzione freno
Compatibilità del firmware o dei parametri
Dimensioni di montaggio
Compatibilità dei cavi
Modello del controller
Requisiti del programma macchina

Alcuni modelli sostitutivi potrebbero richiedere modifiche ai parametri o ai cavi. Alcuni potrebbero non essere affatto sostitutivi diretti.

Se la produzione viene interrotta, la soluzione più rapida è spesso quella di trovare in magazzino lo stesso modello originale. Se il modello originale è fuori produzione o non disponibile, è necessario verificare un piano di sostituzione con sufficienti dettagli tecnici.

14. Attenzione ai servomotori ricondizionati

I servoazionamenti Omron sono utilizzati in numerose fabbriche, pertanto sul mercato sono disponibili anche molte unità usate o ricondizionate.

Per alcuni acquirenti, un disco rigido ricondizionato a basso costo può sembrare allettante. Ma nei progetti di ingegneria reali, il rischio può essere di gran lunga superiore al risparmio.

I possibili problemi includono:

Durata di vita residua più breve
Cronologia degli allarmi nascosti
Prestazioni instabili
Terminali danneggiati
Schede interne riparate
Nessuna garanzia affidabile
Etichette errate o parti sostituite
Guasto dopo l'installazione

Per macchinari di produzione, progetti governativi, attrezzature destinate all'esportazione o interventi di manutenzione urgenti, i prodotti nuovi e originali sono generalmente più sicuri.

Ciò è particolarmente importante per i responsabili degli acquisti, che devono tutelare la propria azienda da eventuali reclami sulla qualità in futuro.

15. Una pratica lista di controllo per la selezione di servoazionamenti Omron

Prima di confermare l'acquisto di un servoazionamento Omron, verifica i seguenti punti:

modello di servomotore
modello di servoazionamento
Potenza nominale in uscita
Tensione e fase di ingresso
Metodo di controllo
Tipo di codificatore
Requisiti dei freni
Funzione di sicurezza
Compatibilità dei cavi
Modello del controller
Carico applicativo
Requisiti di rigenerazione
Ambiente di installazione
Nuovo progetto o sostituzione
Disponibilità e tempi di consegna
Garanzia e condizioni del prodotto

Se riuscite a rispondere chiaramente a queste domande, il rischio di scegliere il servoazionamento sbagliato sarà molto inferiore.

16. Esempio: Scelta di un azionamento per una macchina confezionatrice

Supponiamo che tu stia costruendo o effettuando la manutenzione di una macchina per l'imballaggio.

La macchina è dotata di diversi assi: alimentazione, taglio, sigillatura e posizionamento. Il movimento deve essere preciso, veloce e ripetibile. Se il controllore è un sistema Omron NJ o NX che utilizza EtherCAT, un sistema servo EtherCAT 1S potrebbe essere la soluzione ideale.

Ma è comunque necessario controllare ciascun asse separatamente.

L'asse di alimentazione potrebbe richiedere una risposta rapida.
L'asse di taglio potrebbe richiedere una sincronizzazione precisa.
L'asse verticale potrebbe richiedere un freno.
L'asse ad alta inerzia potrebbe necessitare di una revisione per la rigenerazione.
La progettazione della sicurezza potrebbe richiedere STO o funzioni di sicurezza più avanzate.

Ecco perché una macchina può utilizzare diversi servoazionamenti con potenze diverse, anche se appartengono alla stessa famiglia di servoazionamenti Omron.

Una buona selezione di servomotori non si limita alla scelta del prodotto, ma si basa sull'abbinamento con l'applicazione.

17. Errori comuni nella scelta di un servoazionamento Omron

Un errore comune è quello di scegliere basandosi solo sulla potenza in watt.

Un azionamento da 750 W non è automaticamente corretto solo perché il motore è da 750 W. Anche la serie, la tensione, l'interfaccia di comando e l'encoder devono essere compatibili.

Un altro errore è ignorare il controller.

Se il PLC o il controllore di movimento emette segnali a impulsi, un azionamento compatibile solo con EtherCAT non sarà un sostituto diretto.

Un terzo errore è dimenticare il freno motore.

Ciò è particolarmente rischioso per gli assi verticali. Se il motore originale è dotato di freno, quello di ricambio deve essere controllato attentamente.

Un altro problema comune è quello di acquistare l'unità disco ma dimenticare i cavi.

Per i progetti urgenti, questo può causare gravi ritardi. L'unità potrebbe arrivare rapidamente, ma la macchina non può comunque funzionare perché manca il cavo.

Infine, molti acquirenti sottovalutano il rischio legato ai prodotti ricondizionati.

I servomotori sono componenti di movimentazione di precisione. Un prezzo basso non serve a nulla se la macchina si ferma di nuovo dopo l'installazione.

18. Quando è opportuno chiedere a un fornitore di verificare il modello?

Dovresti chiedere aiuto quando:

Il modello originale è fuori produzione.
Hai solo il modello del motore
Hai solo il modello di guida
La macchina utilizza un sistema Omron più vecchio
Non sei sicuro di EtherCAT o del controllo a impulsi
L'asse ha un freno
Il progetto è urgente
Hai bisogno di una sostituzione ma non vuoi modificare il cablaggio
Stai acquistando per la macchina di un cliente e non puoi correre rischi

Un fornitore professionale non dovrebbe limitarsi a fornire un prezzo. Dovrebbe anche aiutarvi a verificare se il modello è adatto alle vostre esigenze, se il prodotto è nuovo e originale e se gli accessori necessari sono disponibili.

Per i team addetti agli acquisti, questo si traduce in un risparmio di tempo nella comunicazione con gli ingegneri. Per gli ingegneri, riduce il rischio che arrivino in cantiere i pezzi sbagliati.