Delta ASD-A2-2023-L — Serwosilnik AC serii ASDA-A2 o mocy 2,0 kW i zestaw napędowy, 3000 obr./min / 6,37 N·m, rama 100 mm

Prędkość tam, gdzie się liczy

Nie każda oś serwo o mocy 2 kW potrzebuje maksymalnego momentu obrotowego przy niskiej prędkości. Niektóre zastosowania wymagają czegoś innego — dużej szybkości cykli, dużego przyspieszenia, krótkich czasów stabilizacji i silnika na tyle kompaktowego, że zmieści się tam, gdzie po prostu nie zmieści się rama 130 mm. TheZestaw Delta ASD-A2-2023-Lopiera się na tym wymogu. Łączy w paręECMA-C11020RSSerwosilnik o niskiej bezwładności z ramą 100 mm — znamionowy przy3000 obr/min i 6,37 Nm— z w pełni funkcjonalnym napędem ASD-A2-2023-L i dopasowanymi kablami, tworząc system zoptymalizowany pod kątem szybkich, dynamicznych zastosowań, a nie dużego, ciągłego momentu obrotowego.

Korpus ramy o średnicy 100 mm zapewnia znaczną przewagę w przypadku maszyn, w których geometria mocowania jest ciasna — osie obrotowe w małych centrach obróbczych CNC, przeguby robotów w kompaktowych systemach SCARA i osie podawania w szybkich urządzeniach pakujących, gdzie silnik musi mieścić się pomiędzy elementami konstrukcyjnymi, co utrudniałaby większa rama. Przy wadze 6,2 kg bez hamulca, ECMA-C11020RS jest również na tyle lekki, że jego masa nie wpływa znacząco na bezwładność konstrukcji ramion przegubowych.

Co znajduje się w zestawie

• 1 × ECMA-C11020RS— Serwomotor prądu przemiennego o mocy 2,0 kW i niskiej bezwładności, rama 100 mm, 3000 obr./min
• 1 × ASD-A2-2023-L— dopasowany serwonapęd ASDA-A2 o mocy 2,0 kW, wejście 3-fazowe 220 V
• 1 × kabel enkodera— 3m, silnik do napędu portu CN2
• 1 × kabel zasilający— 3 m, silnik do sterowania zaciskami wyjściowymi U/V/W

Silnik, napęd i kable są wstępnie dopasowane i wysyłane jako zweryfikowany system. Złącze sterujące CN1 jest dostarczane przez użytkownika i podłączane do głównego sterownika PLC lub sterownika ruchu podczas instalacji.

Dane techniczne silnika — ECMA-C11020RS

Dane techniczne napędu — ASD-A2-2023-L

Niska bezwładność, duża prędkość: zaleta serii ECMA-C

ECMA-C11020RS należy do firmy Deltarodzina silników o małej bezwładności, a klasyfikacja ta ma bezpośredni wpływ na działanie osi w warunkach dynamicznych.

Bezwładność wirnika4,45 × 10⁻⁴ kg·m²jest znacznie niższa niż w przypadku silników o średniej bezwładności i porównywalnej mocy. Ma to największe znaczenie podczas przyspieszania i zwalniania — lżejszy wirnik przyspiesza szybciej przy danym przyłożonym momencie obrotowym i szybciej zwalnia podczas hamowania. Themoc 90,6 kW/sokreśla ilościowo tę zdolność dynamiczną: jest to szybkość, z jaką silnik może wytwarzać energię kinetyczną w wirniku, a wyższe wartości wskazują na lepszą reakcję na szybkie zmiany prędkości. W połączeniu z napędami ASDA-A2Częstotliwość reakcji na prędkość 1 kHzi czasie ustalania poniżej 1 ms, efektem jest system, który szybko osiąga zadaną pozycję i zatrzymuje się płynnie, bez długotrwałych oscylacji.

Maksymalna prędkość5000 obr./min— znacznie powyżej prędkości znamionowej wynoszącej 3000 obr/min — zapewnia rezerwę na absorpcję przekroczeń podczas szybkiego przyspieszania i umożliwia pracę osi powyżej prędkości podstawowej w zastosowaniach, w których akceptowalna jest praca ze stałą mocą przy zmniejszonym momencie obrotowym. W przypadku maszyny pracującej z prędkością ciągłą 3000 obr/min z krótkimi skokami do 4500 obr/min podczas przekroczenia prędkości, ten zapas jest różnicą pomiędzy czystym śledzeniem profilu a błędem nadmiernej prędkości.

Prędkość znamionowa 3000 obr./min oznacza również, że silnik pracuje w pełni6,37 N·mprzy wyższej prędkości liniowej niż silniki o równoważnej mocy pracujące z prędkością 2000 obr./min. W maszynie wykorzystującej śrubę kulową o skoku 5 mm prędkość 3000 obr./min przekłada się na przesuw liniowy o wartości 250 mm/s — wystarczająco szybko, aby można było zastosować większość zastosowań z posuwem skrawania i pozycjonowaniem bez konieczności redukcji biegów.

Enkoder 20-bitowy: 1 280 000 zliczeń na obrót w standardzie

Każdy silnik serii ECMA-C jest dostarczany z20-bitowy enkoder przyrostowy— 1 280 000 impulsów na obrót silnika — nie jako opcja premium, ale jako standardowa konfiguracja w całej rodzinie silników ASDA-A2.

Konsekwencje tej rozdzielczości są odmienne dla różnych krańców zakresu prędkości. Przy dużej prędkości duża gęstość impulsów enkodera oznacza, że ​​pętla sprzężenia zwrotnego prędkości napędu odbiera bardzo drobnoziarnisty sygnał prędkości, zapewniając płynny obrót silnika bez tętnienia momentu obrotowego. Przy niskiej prędkości — gdzie każdy grubszy koder wytwarzałby szum kwantyzacji prędkości, który powodowałby szarpanie silnika — 20-bitowy koder zapewnia wystarczającą rozdzielczość, aby zapewnić stabilny i płynny obrót nawet przy prędkościach pełzania.

W przypadku zastosowań związanych z pozycjonowaniem na maszynach ze śrubami kulowymi o skoku 5 mm, 1 280 000 zliczeń enkodera na obrót podzielone przez podziałkę 5 mm daje teoretyczną rozdzielczość poleceń wynoszącą 3,9 nanometra. W praktyce zgodność mechaniczna ogranicza możliwą do osiągnięcia dokładność na długo przed tym, zanim enkoder stanie się ograniczeniem — co jest właściwym priorytetem projektu. System informacji zwrotnej nigdy nie jest czynnikiem ograniczającym.

Napęd ASDA-A2: platforma, a nie tylko napęd

ASD-A2-2023-L to napęd w wersji standardowej w platformie ASDA-A2. Zrozumienie elementów tej platformy wyjaśnia, dlaczego wielu konstruktorów maszyn wybiera serię A2 nawet do zastosowań, które początkowo nie wymagają pełnego zestawu funkcji.

Tryb rejestru pozycji (PR).przechowuje w napędzie do 64 profili ruchu — pozycje docelowe, prędkości jazdy, rampy przyspieszenia, czasy zatrzymania i wyzwalacze przejścia. Kompletna sekwencja indeksowania wielu pozycji może zostać uruchomiona z wewnętrznego programu przemiennika w odpowiedzi na proste wyzwalacze wejścia cyfrowego, bez konieczności wysyłania przez główny sterownik PLC poleceń dotyczących pozycji. W przypadku maszyn wykonujących ustalony zestaw ruchów tryb PR całkowicie przenosi sekwencjonowanie ruchu na napęd. Oprogramowanie konfiguracyjne ASDA-Soft umożliwia graficzne programowanie tych profili, a profile ruchu można zmieniać natychmiastowo podczas pracy.

Kamera elektroniczna (E-CAM)synchronizuje silnik napędu z zewnętrznym enkoderem głównym przy użyciu zdefiniowanej przez użytkownika tabeli krzywek zawierającej do720 punktów danych. Napęd w sposób ciągły odczytuje położenie głównego enkodera i przesuwa silnik do odpowiedniej pozycji popychacza na stole krzywkowym — uzyskując zsynchronizowany ruch zgodny z nieliniowymi relacjami między głównym a popychaczem bez konieczności stosowania szybkiego sterownika ruchu w zewnętrznym sterowniku PLC. Latające ścinanie, odcięcie obrotowe i zsynchronizowany transfer z przenośnika na ramię to kanoniczne zastosowania E-CAM, ale każdy ruch, który wymaga, aby jedna oś podążała za drugą w określonym, ale nieliniowym stosunku, korzysta z tej możliwości.

Automatyczny filtr wycinającyceluje w rezonanse mechaniczne — częstotliwości drgań strukturalnych, które powodują niestabilność osi, gdy zwiększa się wzmocnienie pętli serwa. Przemiennik identyfikuje częstotliwość rezonansową na podstawie analizy reakcji silnika podczas normalnej pracy i automatycznie umieszcza filtr wycinający przy tej częstotliwości w ścieżce zadanej momentu obrotowego, tłumiąc rezonans bez konieczności ręcznej pracy oscyloskopu. Dwa niezależne filtry tłumiące drgania eliminują oscylacje o niskiej częstotliwości po stronie roboczej maszyny — rodzaj drgań szczątkowych, które powodują opóźnienie osiadania po szybkim ruchu.

Funkcje przechwytywania i porównywaniazapewniają szybkie impulsowe wejścia/wyjścia do zastosowań wymagających przechwytywania położenia wyzwalanego zdarzeniem lub wyzwalania wyjścia w określonej pozycji. Są one niezbędne w przypadku sprzętu, który musi znakować, wycinać, wiercić lub dozować w miejscach określonych przez położenie poruszającego się przedmiotu obrabianego — aplikatory etykiet, latające głowice wiertarskie i urządzenia wyjściowe zsynchronizowane z położeniem.

Sterowanie bramowekoordynuje dwie mechanicznie sprzężone osie — powszechna konfiguracja w wielkoformatowych routerach CNC, mostowych centrach obróbczych i wielkoformatowych ploterach, gdzie pojedyncza wiązka napędzana jest przez dwa silniki, po jednym na każdym końcu. Funkcja gantry kompensuje rozbieżności położenia pomiędzy dwiema osiami w czasie rzeczywistym, zapobiegając przekrzywieniu belki pod asymetrycznym obciążeniem.

Komunikacja: cztery ścieżki do napędu

ASD-A2-2023-L obsługuje integrację na różnych poziomach sieci poprzez cztery interfejsy komunikacyjne.

RS-232to bezpośrednie połączenie z komputerem PC w celu uruchomienia i parametryzacji za pomocą oprogramowania ASDA-Soft firmy Delta. Oprogramowanie zapewnia kompletny edytor parametrów, monitorowanie oscyloskopu w czasie rzeczywistym przebiegów położenia, prędkości i momentu obrotowego, możliwość pracy JOG oraz funkcję uczenia do przechwytywania pozycji na podstawie ręcznego ruchu silnika.

RS-485umożliwia tworzenie sieci wielopunktowych — wiele napędów ASD-A2 współdzielących pojedynczą magistralę RS-485 podłączoną do sterownika PLC hosta lub interfejsu HMI. Każdy napęd ma przypisany adres stacji. W przypadku paneli wieloosiowych z czterema lub więcej osiami serwo, okablowanie magistrali RS-485 znacznie zmniejsza liczbę kabli w porównaniu do pojedynczych ciągów szeregowych.

CANopenimplementuje standard profilu ruchu CiA 402, dzięki czemu napęd jest zgodnym ze standardem modułem podrzędnym CANopen, kompatybilnym z dowolnym modułem głównym CiA 402. Tryby pracy dotyczące położenia profilu, prędkości i momentu obrotowego są dostępne za pośrednictwem standardowych obiektów CANopen. Konstruktorzy maszyn, których platformy PLC obsługują ruch CANopen — Beckhoff, Kollmorgen, B&R i inni — mogą zintegrować ASD-A2 z istniejącą architekturą sterowania bez niestandardowego programowania komunikacji.

USBzapewnia bezpośrednie połączenie z komputerem PC bez adaptera RS-232/485, przy użyciu tego samego oprogramowania ASDA-Soft. W przypadku wstępnej konfiguracji na stole warsztatowym najwygodniejszym połączeniem jest połączenie USB.

Uszczelnione i chronione: IP65 na silniku

ECMA-C11020RS posiadaStopień ochrony IP65— całkowicie pyłoszczelny (IP6X) i chroniony przed bezpośrednim strumieniem wody z dowolnego kierunku (IPX5). Uszczelnienie olejowe zamontowane na wyjściu wału rozszerza tę ochronę na krytyczną szczelinę pomiędzy wałem obrotowym a korpusem silnika, blokując mgłę płynu chłodzącego, aerozol oleju tnącego i cząstki stałe przed migracją do wnęki łożyska.

W przypadku silnika 100 mm zainstalowanego w obrabiarce lub systemie pakowania, stopień ochrony IP65 jest podstawowym stopniem ochrony niezbędnym do osiągnięcia rozsądnej żywotności. Bez uszczelnionych łożysk i uszczelnienia olejowego zanieczyszczenie chłodziwa w środowisku CNC jest kwestią czasu, a nie tego, czy. ECMA-C11020RS rozwiązuje ten problem dzięki uszczelce olejowej dołączonej w standardzie w sufiksie RS — nie jest to opcja dostępna na zamówienie.

TheWał wpustowy o średnicy 22 mm z gwintowanymi otworami na śrubyzapewnia wymuszone sprzęgnięcie sprzęgła w obu kierunkach momentu obrotowego i zapobiega osiowemu przemieszczaniu się wału. W przypadku osi zwrotnych, które zmieniają kierunek wiele razy na minutę, łożysko śruby mocującej na powierzchni czołowej wału jest niezawodną metodą utrzymywania sprzęgła na miejscu bez polegania wyłącznie na wcisku.

Gdzie ten zestaw jest zwykle używany

Prędkość znamionowa 3000 obr./min i kompaktowa rama o grubości 100 mm sprawiają, że zestaw ASD-A2-2023-L idealnie pasuje do:

Centra obróbcze CNC i maszyny grawerujące— osie posuwu w małych pionowych centrach obróbkowych, napędach stołów routerów i systemach cięcia laserowego, gdzie silnik musi mieścić się w obudowie maszyny, zapewniając jednocześnie stałą dynamikę w całym zakresie ruchu.

Szybkie maszyny pakujące— urządzenia indeksujące do kartonów, napędy liniowe typu „formuj, wypełniaj, zamykaj” i mechanizmy transportu produktów, w przypadku których częstotliwość cykli jest głównym miernikiem wydajności, a silnik musi czysto zakończyć ruch pozycjonowania w wąskim oknie czasowym.

Robotyka i systemy manipulacyjne— Przegubowe napędy robotów SCARA, osie suwnic kartezjańskich i napędy ramion typu pick-and-place, gdzie rozmiar ramy 100 mm umożliwia integrację silnika ze strukturą robota zamiast montażu zewnętrznego.

Montaż półprzewodników i elektroniki— klejarki matrycowe, systemy mocowania chipów i sprzęt do umieszczania płytek PCB, które wymagają szybkiego, precyzyjnego i powtarzalnego pozycjonowania lekkich narzędzi.

Drukowanie i konwertowanie— osie sterujące rejestrami, napędy podajnika wstęgowego i osie pozycjonowania krajarki-przewijarki, gdzie połączenie prędkości i możliwości synchronizacji E-CAM zmniejsza zależność od złożonego zewnętrznego sterowania ruchem.

Często zadawane pytania

P1: Jaki jest konkretny model silnika pasujący do ASD-A2-2023-L w zestawie 3000 obr./min / 6,37 Nm i czy jest to inny silnik niż wariant 2000 obr./min / 9,55 Nm?

Silnik w tym zestawie o prędkości 3000 obr./min to:ECMA-C11020RS— rama 100 mm, silnik o małej bezwładności i mocy 2,0 kW. Jest to zasadniczo inny silnik niż ECMA-E11320RS stosowany w zestawie 2000 obr./min / 9,55 N·m. Obydwa silniki mają tę samą moc znamionową (2,0 kW), ale różnią się rozmiarem ramy (100 mm w porównaniu do 130 mm), klasą bezwładności (niska lub średnio wysoka), prędkością znamionową (3000 obr./min w porównaniu z 2000 obr./min) i znamionowym momentem obrotowym (6,37 N·m w porównaniu z 9,55 Nm). Zależność pomiędzy momentem obrotowym a prędkością reguluje podstawowe równanie mocy: moc równa się momentowi obrotowemu pomnożonemu przez prędkość kątową. Obydwa silniki wytwarzają 2 kW, ale silnik o prędkości 3000 obr./min osiąga tę moc dzięki wyższej prędkości i niższemu momentowi obrotowemu, podczas gdy silnik o prędkości 2000 obr./min wykorzystuje niższą prędkość i wyższy moment obrotowy. Wybór między nimi zależy od przełożenia mechanicznego, charakterystyki obciążenia i fizycznych ograniczeń instalacyjnych określonej osi maszyny.

Pytanie 2: Model napędu to ASD-A2-2023-L. Co oznaczają różne litery przyrostków na dyskach ASD-A2-2023 i czy przyrostek wpływa na to, który silnik można sparować z przemiennikiem?

Część numeryczna modelu napędu —2023— określa klasę mocy znamionowej napędu (200 = 2,0 kW) i klasę napięcia (3 = 3-fazowe 220 V). Przedrostek literowy wskazuje wariant komunikacji:

• -L— Wariant standardowy z RS-232 / RS-485 / USB (ten zestaw)
• -M— Dodaje szybką komunikację sieciową DMCNET
• -MI— Interfejs komunikacyjny EtherCAT
• -F— Wariant w pełni funkcjonalny z EtherCAT i obsługą pełnej pętli zamkniętej przez CN5

Przyrostek nie zmienia specyfikacji elektrycznych przemiennika, prądu znamionowego ani listy kompatybilnych silników. Wszystkie warianty ASD-A2-2023 współpracują z tymi samymi silnikami serii ECMA o mocy 2,0 kW i napięciu 220 V, w tym z ECMA-C11020RS. Wybór przyrostka zależy od protokołu komunikacyjnego używanego przez kontroler hosta maszyny. W przypadku maszyn sterowanych przez sterownik PLC z RS-485 lub standardowym masterem CANopen, wariant -L jest w pełni funkcjonalny. Jeśli kontroler ruchu maszyny komunikuje się poprzez EtherCAT, wymagany jest wariant -E.

P3: Jakie dodatkowe komponenty poza zestawem są potrzebne, aby oś serwa była w pełni sprawna?

Zestaw zawiera silnik, napęd i kable łączące. Kompletna instalacja panelu wymaga dodatkowo:zasilanie trójfazowe 200–230 V ACz odpowiednio znamionowym wyłącznikiem automatycznym (instrukcja ASDA-A2 określa wyłącznik 20A dla modelu 2,0 kW),Zasilanie sterujące 24V DCdla obwodu sterującego napędu, oraz aWiązka przewodów CN1podłączenie wejść/wyjść sterownika PLC hosta do cyfrowych wejść i wyjść przemiennika częstotliwości. W przypadku osi obciążonych dużą bezwładnością lub częstym szybkim zwalnianiem: aregeneracyjny rezystor hamowaniapodłączony do zacisków B1/B2 przemiennika pochłania energię zwracaną do szyny DC podczas hamowania silnika. Przemiennik posiada wewnętrzny rezystor regeneracyjny, ale aplikacje z obciążeniami o dużej bezwładności lub krótkimi czasami zwalniania mogą przekraczać jego pojemność — należy to ocenić pod kątem cyklu pracy podczas projektowania systemu. Afiltr szumówna zasilaniu wejściowym jest również zalecane ze względu na zgodność z EMC w instalacjach, w których emisje przewodzone mogą mieć wpływ na inne urządzenia podłączone do tego samego zasilania.

P4: Silnik zestawu nie ma hamulca trzymającego. Jakie zastosowania wymagają wariantu wyposażonego w hamulec i jaki model silnika należy zamiast niego wybrać?

Standardowy ECMA-C11020RS to wariant bez hamulca, z uszczelnieniem olejowym i wpustem, oznaczony przezRSprzyrostek. Hamulec trzymający jest wymagany na każdej osi, gdzie grawitacja może spowodować ruch ładunku po odłączeniu zasilania serwonapędu — pionowe osie Z w centrach obróbkowych, podwyższone ramiona suwnicy i każdy mechanizm utrzymywany w podniesionej pozycji podczas normalnych przerw w pracy. Hamulec utrzymuje wał silnika nieruchomo po odłączeniu napięcia 24 V DC (konstrukcja hamulca z odłączonym zasilaniem), zapobiegając niekontrolowanemu spadkowi osi w przypadku zatrzymania awaryjnego lub utracie mocy. Wyposażony w hamulec odpowiednik ECMA-C11020RS zachowuje ten sam rozmiar ramy, średnicę wału, uzwojenie elektryczne i specyfikacje enkodera, ale dodaje około 0,5 kg do masy silnika i zwiększa bezwładność wirnika do 4,95 × 10⁻⁴ kg·m². Co najważniejsze, hamulec trzymający jest przeznaczony wyłącznie do utrzymywania nieruchomego wału — nie jest hamulcem roboczym i nie można go używać do zwalniania obracającego się silnika, ponieważ powoduje to szybkie zużycie okładzin hamulcowych i przedwczesną awarię.

P5: Jak działa tryb rejestru pozycji (PR) ASD-A2-2023-L i czy jest on praktyczny w przypadku maszyny bez zaawansowanego kontrolera ruchu?

Tryb PR przechowuje do64 profile ruchubezpośrednio w pamięci wewnętrznej dysku. Każdy profil określa pozycję docelową, prędkość jazdy, czas przyspieszania, czas zwalniania, czas oczekiwania i warunek wyzwolenia następnego ruchu. Prosty sterownik PLC – nawet taki, który nie posiada dedykowanych instrukcji sterowania ruchem – może wyzwolić pełną sekwencję pozycjonowania poprzez przełączenie pojedynczego wyjścia cyfrowego podłączonego do wejścia CN1 przemiennika. Napęd wykonuje pełny profil autonomicznie: przyspiesza, przemieszcza się do pozycji, zwalnia, stabilizuje się i sygnalizuje zakończenie z powrotem do sterownika PLC za pośrednictwem wyjścia cyfrowego. Oprogramowanie ASDA-Soft umożliwia graficzne programowanie profili na komputerze PC, a następnie ich pobieranie na dysk i trwałe przechowywanie. W przypadku maszyn, które powtarzają zdefiniowany zestaw ruchów — stół obrotowy poruszający się cyklicznie przez stałe stacje, oś podawania materiału poruszająca się na stałe odległości lub wieloetapowy mechanizm wstawiania — tryb PR jest całkowicie praktyczny jako podstawowa architektura sterowania ruchem, w którym sterownik PLC zarządza logiką przepływu pracy (obecność części, cykl zakończony, obsługa usterek) zamiast wydawać polecenia dotyczące położenia w czasie rzeczywistym.

Zestaw Delta ASD-A2-2023-L łączy serwomotor ECMA-C11020RS 100 mm o niskiej bezwładności z napędem ASDA-A2 o mocy 2,0 kW i dopasowanymi kablami o długości 3 m. Znamionowe wartości momentu obrotowego są ciągłymi dopuszczalnymi wartościami w temperaturze otoczenia 0–40°C z odpowiednim radiatorem, zgodnie z wytycznymi montażowymi firmy Delta. Przed rozpoczęciem prac przy okablowaniu lub złączach napędu należy zawsze poczekać na rozładowanie szyny DC (co najmniej 10 minut po wyłączeniu zasilania).