OMRON B7AP-M1 B7APMI Złącze zasilania, jednostka ruchoma B7AP-M1 B7APM1

Omron B7AP-M1 | Ruchomy sprzęgacz indukcyjny zasilania — Seria B7A, bezprzewodowa transmisja sygnału i zasilania, 12 VDC, 38mA, IP67, 8mm szczelina robocza, stoły obrotowe i chwytaki robotów

Przegląd

Omron B7AP-M1 to ruchoma część pary sprzęgaczy indukcyjnych Omron B7AP. Montuje się ją na obracającej się lub ruchomej części maszyny — stole obrotowym, przegubie nadgarstka robota, palecie cyklicznie przechodzącej przez system przenośników — i skierowana jest w stronę swojej stacjonarnej odpowiedniczki, B7AP-S1, przez 8-milimetrową szczelinę roboczą.

Pomiędzy tymi dwoma cylindrycznymi jednostkami sygnały przełączające i zasilanie prądu stałego przechodzą przez szczelinę bez kontaktu fizycznego, za pomocą indukcji elektromagnetycznej, eliminując pierścienie ślizgowe i obrotowe złącza elektryczne, których w przeciwnym razie wymagałyby maszyny obrotowe.

Koncepcja, którą rozwiązuje ten system, jest jednym z naprawdę trudnych problemów w projektowaniu maszyn przemysłowych: jak dostarczyć energię elektryczną i sygnały sterujące do części maszyny, która obraca się lub przesuwa w sposób ciągły względem reszty systemu.

Pierścienie ślizgowe rozwiązują ten problem mechanicznie, ale wymagają konserwacji — szczotki się zużywają, styki utleniają, a obrotowy interfejs staje się problemem niezawodności proporcjonalnym do prędkości i cyklu pracy, jaki obsługuje.

Bezprzewodowe sprzężenie indukcyjne zastępuje kontakt mechaniczny szczeliną powietrzną elektromagnetyczną, a para B7AP robi to, pozostając w klasie IP67 — stopień ochrony, który toleruje bezpośrednie strumienie wody i tymczasowe zanurzenie, co jest istotne w wilgotnych środowiskach obróbki.

B7AP-M1 to konkretnie jednostka ruchoma.

Odbiera zasilanie z B7AP-S1 (który jest podłączony do zasilania sieciowego 24V) za pomocą sprzężenia indukcyjnego i wykorzystuje to odebrane zasilanie do zasilania Jednostki Wejściowej B7A zamontowanej po ruchomej stronie maszyny.

Jednostka Wejściowa B7A odczytuje sygnały z czujników zbliżeniowych, przełączników mechanicznych lub innych dwuprzewodowych urządzeń czujnikowych zamontowanych na ruchomym zespole i przesyła te stany sygnałów z powrotem przez sprzężenie indukcyjne do Jednostki Wyjściowej B7A po stronie stacjonarnej, gdzie stają się one wejściami cyfrowymi do sterownika PLC lub kontrolera.

Kluczowe specyfikacje

Jak działa system — przepływ zasilania i sygnału

System B7AP działa poprzez dedykowaną architekturę sprzężenia elektromagnetycznego, która przenosi zarówno zasilanie, jak i sygnały przez szczelinę powietrzną jednocześnie, lub tylko sygnały, jeśli po stronie ruchomej zapewniono niezależne zasilanie.

Przepływ zasilania: B7AP-S1 (stacjonarny) generuje pole elektromagnetyczne z zasilania 24V DC, przesyłając moc indukcyjnie przez 8-milimetrową szczelinę do B7AP-M1 (ruchomy). B7AP-M1 odbiera tę moc i dostarcza ją jako 12V DC do podłączonej Jednostki Wejściowej B7A i wszelkich dwuprzewodowych urządzeń czujnikowych.

Oznacza to, że czujniki i jednostka wejściowa po stronie obrotowej działają bez baterii i bez żadnego przewodowego połączenia zasilającego ze stacjonarnej ramy.

Przepływ sygnału: Jednostka Wejściowa B7A po stronie ruchomej odczytuje stany podłączonych urządzeń czujnikowych (tylko sygnały ON/OFF — system B7A nie przenosi wartości analogowych).

Koduje te stany i przesyła je z powrotem przez sprzężenie indukcyjne do Jednostki Wyjściowej B7A po stronie stacjonarnej, używając schematu multipleksowania z podziałem czasu.

Jednostka Wyjściowa B7A prezentuje zdekodowane sygnały jako wyjścia logiczne kompatybilne z PLC.

Zdolność transmisji: Gdy B7AP jednocześnie przesyła zasilanie i sygnały, do 10 punktów wejściowych może być aktywnych jednocześnie (ograniczone budżetem mocy 38mA: 3.8mA × 10 punktów).

Gdy zapewniono niezależne zasilanie dla strony ruchomej, można przesłać do 16 punktów wejściowych.

8mm szczelina robocza — precyzja montażu

Specyfikacja 8mm ±1.5mm szczeliny roboczej jest kluczowym parametrem instalacyjnym. Dwie powierzchnie sprzęgaczy muszą być oddalone od siebie o 6.5mm do 9.5mm, aby zapewnić niezawodną transmisję. Poniżej 6.5mm wzrasta ryzyko kontaktu fizycznego w miarę wykorzystywania tolerancji ruchu maszyny; powyżej 9.5mm jakość transmisji sygnału i zasilania spada i może całkowicie zawieść.

Omron B7AP-S1 zawiera przyrząd do ustawiania — fizyczne narzędzie dostarczane ze stacjonarną jednostką do weryfikacji prawidłowej szczeliny podczas instalacji.

B7AP-M1 zawiera diodę LED wskaźnika pracy, która świeci, gdy znajduje się w użytecznym zakresie transmisji B7AP-S1, zapewniając wizualne potwierdzenie w czasie rzeczywistym podczas konfiguracji maszyny i po wszelkich pracach konserwacyjnych związanych z przesuwaniem pozycji montażowej którejkolwiek z jednostek.

Należy również kontrolować niedopasowanie kątowe: dwie powierzchnie sprzęgaczy powinny być równoległe w granicach 2°. Przekroczenie tej tolerancji kątowej powoduje stopniowe pogorszenie sygnału.

Gwint montażowy M30 × 1.5 z nakrętką mocującą zapewnia bezpieczne pozycjonowanie po ustawieniu prawidłowej szczeliny i wyrównania; moment dokręcania nakrętki wynosi maksymalnie 39 N·m.

Przejście przez obiekty niemagnetyczne

B7AP-M1 i B7AP-S1 przesyłają sygnały i zasilanie przez obiekty niemagnetyczne (plastik, szkło, drewno) umieszczone między powierzchniami sprzęgaczy.

Ta cecha umożliwia projektowanie systemów, w których fizyczna bariera — osłona ochronna, okno inspekcyjne, ściana konstrukcyjna — musi oddzielać stronę stacjonarną i ruchomą, jednocześnie umożliwiając ścieżkę sygnału.

Szczelina między sprzęgaczami (w tym materiał niemagnetyczny) musi nadal mieścić się w roboczej odległości 8mm; materiał niemagnetyczny jest skutecznie niewidoczny dla pola elektromagnetycznego.

Obiekty metalowe w szczelinie zakłócą lub zablokują transmisję — B7AP nie jest kompatybilny z metalowymi barierami między powierzchniami sprzęgaczy.

Podobnie, równoległe pary B7AP muszą być oddalone od siebie o co najmniej 60mm, aby zapobiec wzajemnemu zakłócaniu się sąsiednich systemów.

Zastosowania

System B7AP rozwiązuje problemy okablowania kilku specyficznych architektur maszyn:

Stoły obrotowe i stoły indeksujące: Paletowe lub obrotowe stoły obrabiane, które obracają się, aby prezentować części do wielu stacji, są kanonicznym zastosowaniem B7AP.

Strona ruchoma przenosi czujniki zbliżeniowe, które wykrywają obecność części lub orientację palety; sygnały te muszą dotrzeć do kontrolera bez plączących się przewodów.

Nadgarstki i efektory końcowe robotów: Ramiona robotów, które obracają swoje przeguby nadgarstka o ponad 360°, nie mogą używać tras kablowych, które by się zaplątały i zerwały.

Interfejs indukcyjny B7AP eliminuje problem zwijającego się kabla, przenosząc sygnały czujników chwytaka i zasilanie przez obracający się przegub nadgarstka.

Systemy przenośników paletowych: Palety, które przenoszą własne czujniki (wykrywanie części, obecność sworznia referencyjnego) przez pętlę przenośnika, mogą używać sprzęgaczy B7AP w zdefiniowanych pozycjach odczytu/zapisu wzdłuż przenośnika, gdzie jednostka stacjonarna jest wyrównana z ruchomą jednostką palety w celu wymiany danych bez fizycznych złączy dokujących.

Często zadawane pytania

P1: Czy 2-metrowy fabrycznie podłączony kabel B7AP-M1 można przedłużyć, aby dotrzeć do Jednostki Wejściowej B7A, jeśli wymaga tego odległość montażu?

Nie. Specyfikacja B7AP-M1 wyraźnie zabrania stosowania kabli przedłużających na kablu jednostki ruchomej.

Kabel 2-metrowy musi być używany zgodnie z dostawą.

Jeśli Jednostka Wejściowa B7A nie może być umieszczona w odległości 2m od miejsca montażu B7AP-M1 na zespole ruchomym, układ mechaniczny musi zostać zmieniony tak, aby jednostka wejściowa była zamontowana bliżej sprzęgacza. 

B7AP-S1 (jednostka stacjonarna), wręcz przeciwnie, może używać kabla przedłużającego o przekroju przewodu co najmniej 0.75mm² na odległości do 100m długości kabla.

P2: Opóźnienie transmisji wynosi 19.2ms standardowo / 31ms maksymalnie. Czy jest to akceptowalne dla wejść/wyjść PLC, gdzie potrzebna jest szybka reakcja?

Standardowe opóźnienie 19.2ms reprezentuje dodatkowe opóźnienie, które transmisja multipleksowana z podziałem czasu B7AP dodaje do ścieżki sygnału, oprócz cyklu skanowania PLC i standardowych czasów reakcji wejść/wyjść.

Dla większości zadań wykrywania opartych na czujnikach zbliżeniowych — obecność części, orientacja palety, identyfikacja przedmiotu obrabianego — to opóźnienie mieści się w akceptowalnych granicach, ponieważ wykrywane zdarzenia mechaniczne występują w skali czasowej setek milisekund lub dłużej.

W przypadku zastosowań wymagających szybszej reakcji sygnału (np. wykrywanie zatrzymania awaryjnego, szybkie wykrywanie pozycji do sterowania ruchem), opóźnienie systemu B7AP musi być ocenione w stosunku do wymagań czasowych aplikacji, a szybsze alternatywy, takie jak bezpośrednie połączenia przewodowe, mogą być potrzebne.

P3: Co dzieje się z wyjściami na Jednostce Wyjściowej B7A, jeśli B7AP-M1 wyjdzie poza zasięg podczas pracy maszyny?

Gdy B7AP-M1 znajdzie się poza zasięgiem transmisji — albo zbyt daleko od B7AP-S1, albo poza tolerancją wyrównania — Jednostka Wyjściowa B7A wykrywa błąd transmisji. Zachowanie obsługi błędów zależy od wybranego modelu Jednostki Wyjściowej B7A: w modelach LOAD-OFF wszystkie wyjścia wyłączają się po wykryciu błędu transmisji, zapobiegając nieoczekiwanemu załączeniu obciążenia.

W modelach z wybieralnym przetwarzaniem błędów, użytkownik konfiguruje reakcję na błąd podczas uruchamiania. 

Sygnał wyjściowy błędu na Jednostce Wyjściowej B7A również się aktywuje, co można podłączyć do PLC jako wejście diagnostyczne.

P4: Minimalny czas interfejsowania sprzęgacza wynosi 0.3 sekundy. Co to oznacza operacyjnie?

Jest to minimalny czas, przez który B7AP-M1 musi pozostać w zasięgu transmisji B7AP-S1, aby nastąpiła pełna i prawidłowa wymiana sygnału. Jeśli ruchoma strona przechodzi przez pole jednostki stacjonarnej szybciej niż 0.3 sekundy — co może się zdarzyć na szybko indeksującym stole, gdzie paleta przesuwa się obok zamiast się zatrzymywać — system może nie zakończyć pełnego cyklu odczytu.

Konstrukcje maszyn, które wykorzystują B7AP do odczytu ruchomych czujników, muszą zapewnić, że czas wyrównania sprzęgacza w każdej pozycji odczytu wynosi co najmniej 0.3 sekundy, co zazwyczaj osiąga się poprzez zatrzymanie ruchu w każdej stacji odczytu.

P5: Czy B7AP-M1 jest kompatybilny z czujnikami trójprzewodowymi (NPN lub PNP), czy tylko z dwuprzewodowymi?

Jednostka Wejściowa B7A podłączona do B7AP-M1 obsługuje tylko dwuprzewodowe połączenia czujników (dwuprzewodowe czujniki zbliżeniowe, czujniki magnetyczne, mechaniczne wyłączniki krańcowe). Trójprzewodowe czujniki NPN lub PNP nie mogą być podłączone do standardowej Jednostki Wejściowej B7A po stronie B7AP-M1.

Kompatybilność z czujnikami trójprzewodowymi jest dostępna tylko wtedy, gdy zarówno Jednostka Wejściowa B7A, jak i Jednostka Wyjściowa B7A są podłączone do niezależnych zasilaczy — konfiguracja, która różni się od standardowego układu zasilania B7AP.

W przypadku zastosowań wymagających wejść czujników trójprzewodowych po stronie ruchomej, konfiguracja niezależnego zasilania musi zostać zaplanowana i udokumentowana na etapie projektowania systemu.