Ezi-SERVO HS - krokové motory s dutou hřídelí a zpětnou vazbou

• Systém Ezi-SERVO HS se od ostatních produktů série Ezi-SERVO odlišuje především konstrukcí hybridního krokového motoru se zpětnou vazbou. Ten má netradičně dutou průchozí hřídel pro protažení vodiče či kabelu skrze rotor. Výborně se tak hodí pro aplikace jako je zavádění kabelů, dávkování či vedení optických nástrojů.
• Krokový motor ze sestavy Ezi-SERVO HS je ovládán prostřednictvím externí řídicí jednotky, která může být dodána buďto v různých variantách průmyslových sběrnic - Ethernet, EtherCAT, CC-Link, nebo pulzním řízením s možností ovládání nadřazeným systémem (PLC, motion kontrolérem nebo jakýmkoliv generátorem pulzů).
• Externí řídicí jednotky jsou převzaty z tradičních systémů Ezi-SERVO II Plus-E (Ethernet), Ezi-SERVO II EtherCAT (EtherCAT), Ezi-SERVO II CC-Link (CC-Link), Ezi-SERVO ST (pulzní řízení) a Ezi-SERVO MINI (pulzní řízení).
• Krokové motory jsou osazeny inkrementálním optickým snímačem s vysokým rozlišením až 20 000 pulzů na 1 otáčku, který zaručí velmi přesné polohování bez ztráty kroku.
• Průmyslová sběrnice poskytuje vysokou komunikační rychlost 10/100 Mbit/s. Díky tomu má systém minimální prodlení a přesnou synchronizaci vzájemně propojených pohonů.
• Řídicí jednotka s průmyslovou sběrnicí má pokročilé funkce polohování a řízení rychlostí včetně možnosti referování na snímač či mechanickou překážku (Homing mód).
• Řídicí jednotka s pulzním řízením má vstupy uzpůsobené pro 1-pulzní STEP/DIR či 2-pulzní CW/CCW řízení nadřazenou jednotkou PLC, popř. motion kartou s rychlými pulzními výstupy PTO (Pulse Train Output).*
• Maximální vstupní frekvence pulzů z nadřazeného systému je 500 kHz se střídou 50 % (platné pro systémy s pulzním řízením).
• Plynulý rotační pohyb je dosažen už od 0,2 ot/min.
• Systém umožňuje navýšení proudu motoru až na 150 % jmenovité hodnoty nastavením parametru běhového proudu (platné pro systémy s průmyslovou sběrnicí).
• Možnost krátkodobého navýšení proudu motoru při rozběhu až na 350 % jmenovité hodnoty proudu (platné pro systémy s průmyslovou sběrnicí).
• Možnost vzájemného sesíťování více jednotek současně v případě průmyslových sběrnic Ethernet, EtherCAT a CC-Link.
• Řídicí jednotka má schopnost detekce poruchových stavů.

* Pulzní vstupy jsou uzpůsobeny pro napěťovou úroveň 5 V TTL. V případě napěťové úrovně 12 nebo 24 V je nutné předřadit odpory Rx=0.68 kΩ (12 V) / 1.8 kΩ (24 V), viz uživatelský manuál.

Klíčové vlastnosti:

• Externí zapouzdřený kontrolér s průmyslovou sběrnicí nebo pulzním řízením
• Průchozí dutá hřídel krokového motoru pro zavádění vodičů nebo dávkování ve výrobních procesech
• Zpětnovazební systém s uzavřenou smyčkou a vysokým rozlišením
• Stabilní systém bez oscilací
• Rychlá odezva
• Vysoký rozběhový moment
• Redukce tepla a úspora energie
• Vylepšený průběh krouticího momentu v celém spektru otáček

Dutá hřídel V hřídeli krokového motoru je průchozí dutý otvor, kterým může být prostrčen např. kabel nebo trubička, což poskytuje konstrukční flexibilitu a výhodu při jinak komplikované průchodnosti ve strojním zařízení.     Velikost motoru Vnitřní průměr duté hřídele Vnější průměr duté hřídele 20 mm Ø3 mm Ø5 mm 28 mm Ø5 mm Ø7 mm 35 mm Ø8 mm Ø10 mm 42 mm Ø8 mm Ø10 mm 56 mm Ø12 mm Ø15 mm 86 mm Ø16 mm Ø20 mm   Podpora různých komunikačních sběrnic Ezi-SERVO představuje systém, který kombinuje krokový motor se zpětnou vazbou a externí řídicí jednotkou v uzavřené smyčce. Řídicí jednotky Ezi-SERVO HS podporují komunikační sběrnice Ethernet, EtherCAT a CC-Link a pomocí nich mohou být připojeny k nadřazeným (master) kontrolerům jako např. PC nebo PLC. V případě produktu Ezi-SERVO-HS-PE (Ethernet) lze poskytnout knihovny (DLL) pro operační systémy Windows 7/8/10.
Zpětnovazební systém s uzavřenou smyčkou Ezi-SERVO je inovativní zpětnovazební systém s uzavřenou smyčkou, který pro monitorování aktuální polohy používá optický inkrementální enkodér s vysokým rozlišením. Zpětná vazba enkodéru umožňuje systému Ezi-SERVO vyhodnocovat aktuální pozici a díky tomu dokáže řídicí jednotka eliminovat ztrátu pozice či kroku a zajistit přesné polohování. Jako příklad uveďme konvenční krokový motor s řídicí jednotkou, který může kvůli náhlé změně zatížení ztratit krok, zatímco Ezi-SERVO automaticky koriguje pozici pomocí zpětné vazby enkodéru.
Žádné ladění parametrů Pro zajištění výkonnosti stroje, plynulého chodu, eliminace poziční chyby a nízké hladiny šumu vyžadují konvenční servo systémy v prvotní fázi ladění zpětnovazebních parametrů (např. proporcionální, integrační a derivační složky) jako výchozí krok pro dosažení stabilního chování systému. Dokonce i systémy, které používají automatické ladění (auto-tuning), vyžadují po nainstalování a oživení stroje ruční doladění parametrů, zejména pokud se v zařízení používá více než jedna nezávislá osa. Ezi-SERVO disponuje pokročilou zpětnovazební kontrolou polohování a algoritmem, které dohromady eliminují potřebu zdlouhavého ladění parametrů vyžadované u konvenčních zpětnovazebních servo systémů. To znamená, že systém Ezi-SERVO je optimalizován pro danou aplikaci a připraven pracovat ihned po vybalení z krabice. Systém Ezi-SERVO využívá jedinečných vlastností při řízení krokových motorů se zpětnou vazbou, čímž eliminuje tyto těžkopádné kroky a poskytuje programátorovi velmi výkonný servo systém, aniž by ztrácel čas s komplexním nastavováním. Ezi-SERVO se hodí zejména pro aplikace s menší tuhostí zátěže (například pro pásový a kladkový systém), které občas vyžadují konvenční servo systémy s objemnou a drahou převodovkou pro potlačení setrvačnosti zátěže. Ezi-SERVO lze také výjimečně použít pro aplikace s vysokým zatížením a vyšší dynamikou.
Redukce tepla / úspora energie Ezi-SERVO automaticky řídí proud motoru podle aktuálního zatížení. To znamená, že redukuje proud při nízkém zatížení a naopak jej zvyšuje při větším zatížení.  Optimalizací proudu motoru je dosaženo snížení tepla a úspory energie, resp. nízké spotřeby systému.
Navýšení krouticího momentu (zvyšování napětí motoru a proudové nastavení)   Ezi-SERVO zesiluje napětí dodávané krokovému motoru prostřednictvím interního DC-DC převodníku. Díky tomu se navyšuje krouticí moment ve vysokých rychlostech. Navíc lze nastavit a posílit běhový proud až na 150 %, čímž se zvýší krouticí moment při nízkých otáčkách. Průběh krouticího momentu tak může být vylepšen přibližně o 30 % v celém rozsahu otáček.
Žádné vibrace a oscilace Konvenční servomotory přejíždí svou cílovou polohu a snaží se jí korigovat reverzováním otáček, což se děje zejména v aplikacích s vysokým zesílením. Tento jev převládá zvláště v systémech, kde je odtržení nebo statické tření výrazně větší, než dynamické tření. Cílem je snížit zesílení, což ovlivňuje přesnost nebo použít polohově řízený systém Ezi-SERVO. Ezi-SERVO využívá jedinečných vlastností krokových motorů a díky tomu dokáže zablokovat hřídel v požadované cílové poloze, aniž by došlo k překmitům mimo žádanou polohu. Tato funkce je užitečná zejména v aplikacích, jako je výroba nanotechnologií, polovodičů, kamerové systémy a inkoustový tisk, v nichž by oscilace a vibrace systému mohly být problémem.
Hladké a přesné polohování Systém Ezi-SERVO tvoří vysoce přesný krokový motor, který je osazený inkrementálním enkodérem s rozlišením až 20 000 pulzů na otáčku. Na rozdíl od konvenčního driveru s mikrokrokováním, provádí vysoce výkonný mikroprocesor (MCU) osazený na základní desce řídicí jednotky Ezi-SERVO vektorové řízení a filtrování, které vytváří plynulé řízení rotace s minimálními zvlněním.
Rychlá odezva Podobně jako u konvenčních krokových motorů, se dokáže Ezi-SERVO okamžitě synchronizovat s řídicími pulzy (vstupními povely) a dosáhnout tak rychlé odezvy při polohování. Ezi-SERVO je optimální volbou, pokud je vyžadována stabilita v přídržné poloze a rychlé změny polohy na krátkou vzdálenost. Tradiční servo systémy mají přirozenou prodlevu, tzv. čas ustálení mezi řídicími vstupními povely a výsledným pohybem kvůli neustálému monitorování aktuální polohy.
Vysoké rozlišení Krokový motor systému Ezi-SERVO je osazen vysoce přesným inkrementálním enkodérem s rozlišením až 20 000 pulzů na otáčku s možností 12 úrovní softwarového přenastavení.
Vysoký krouticí moment Ve srovnání s běžnými krokovými motory a drivery dokáže systém Ezi-SERVO udržovat vysoký krouticí moment v poměrně velkém spektru otáček. To znamená, že Ezi-SERVO nepřetržitě pracuje bez ztráty pozice při 100% zatížení. Na rozdíl od konvenčních driverů s mikrokrokováním využívá Ezi-SERVO vysoký kontinuální krouticí moment ve vyšších rychlostech pohybu díky inovativnímu a optimálnímu řízení proudu fáze.
Vysoká rychlost Ezi-SERVO dobře funguje ve vysokých rychlostech bez ztráty synchronizace nebo poziční chyby. Schopnost tohoto systému průběžně monitorovat aktuální polohu umožňuje krokovému motoru generovat vysoký krouticí moment, a to i při 100 % zatížení.
Příklady aplikací Ezi-SERVO HS