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部落格 | 生命科學

堅固型伺服馬達,適用於嚴苛環境

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Elwood 1326AB 配備 Vega 2799 連接型解析器至編碼器轉換器

在構思和開發自動化機械時,當環境、被處理的材料或設計動態創造出超出伺服馬達典型規格的條件時,有哪些選擇?同樣地,當製程參數的變化導致對伺服馬達壽命有害的條件時,對於成功且高效的機械設計可以採取什麼措施?當運動控制應用要求伺服馬達在持續高衝擊與振動、高(或低)環境溫度、輻射及其他嚴苛條件下運作時,無需在生產力上妥協。

當對更輕、更高效卡車的需求要求使用鋁材沖壓車身面板時,伺服壓機傳送設備遭受了顯著增加的衝擊,在某些情況下每次衝擊大於10G。這種衝擊(請原諒這個雙關語)對每台壓機傳送設備中的24個伺服馬達造成的影響是工作壽命僅為2~3個月,之後就需要更換和重建。

作為以提供堅固耐用、長期運動解決方案聞名的技術合作夥伴,Rockwell Automation 聯繫了 Elwood,評估在高衝擊環境中提升機械生產力的解決方案。Elwood 為 MP 系列伺服馬達開發了一套升級改裝方案,提供相同的性能特性、安裝方式與連接性,無需程式更改或重新調校,實現了18~24個月的預測性維護週期,並大幅提升生產力。

工廠授權的升級改裝計畫讓 Elwood 能夠分析極端環境與操作條件的影響。Elwood 的改裝提供解決方案,減輕早期磨損(軸承磨損、微動、內部導體疲勞/磨損、制動器劣化、連接器損壞與接點故障),並消除干擾信號丟失故障。由於該計畫獲得 Rockwell Automation 授權,且 Elwood 是技術合作夥伴,升級改裝的 MPL 和 MPM 系列馬達保留完整的工廠保固與原始輸出特性。

某些產業的材料與加工過程會產生嚴苛條件,這些條件雖可受益於精密運動控制與伺服自動化,但卻可能對常見元件與結構技術造成問題。林業產品機械如單板車床會產生高連續振動。自動化冷凍設備的運作溫度低於標準潤滑脂/軸承與數位回饋裝置的閾值。戶外應用通常有溫度要求(−50°C~+60°C 環境溫度),這些溫度既高於又低於典型工業伺服馬達的運作條件。具有高能粒子和/或放射性材料的環境可能對半導體(以及許多其他材料)有害。這些環境的獨特嚴苛條件使得在伺服馬達中使用解析器作為位置回饋與換向(磁場對準)成為可靠的選擇。

嚴苛應用的回饋

解析器是旋轉變壓器,屬於類比裝置。雖然有各種不同的配置,典型的解析器具有一個激磁(主)繞組和兩個相隔90電氣度的次級繞組(通常稱為正弦和餘弦)。解析器堅固耐用且沒有移動部件,使其非常適合嚴苛應用。它們不依賴可能因高能粒子而劣化的半導體。此外,當遵循電磁干擾(EMI)抑制的最佳實務時,解析器回饋可在長達100m的電纜長度下可靠使用。經過一些特殊考量,解析器回饋甚至可在更長的電纜佈線中成功實施。

解析器具備檢測斷線或缺失連接的能力。由於預期的回傳信號應為正弦波(振盪),恆定電壓並非有效狀態。這項優勢可提升採用解析器回饋設備的安全整合等級。

既然解析器似乎能解決運動控制系統中的許多問題,為什麼它們在現今的運動控制應用中不是首選?有幾個原因。曾經有一段時間,解析器的元件成本高於增量編碼器。根據所比較的裝置,這可能是真的,也可能不是。編碼器成為首選的主要原因是絕對與多圈能力、解析度、資料保留與設定/對準。現代絕對編碼器提供的選項即使在斷電後也能於裝置中保留位置。它們提供高解析度選項,有利於現代高速控制系統的效能。當實施得當時,這可提升機器效能與反應速度。最後一個(重要的)原因是你不會看到解析器成為預設選擇,因為它們是類比裝置,需要精密電路,而這些通常未包含於伺服放大器設計中。

讓一切運作

那麼,當您有一個嚴苛應用可從 Elwood 的 MP 改裝方案、堅固的客製化設計和/或解析器回饋中受益,而您的伺服放大器不支援解析器時,會發生什麼情況?Elwood 與 Rockwell Automation 均與Vega合作,將具備解析器回饋的堅固馬達解決方案連接至現代 Kinetix® 伺服放大器。

Vega 是技術合作夥伴,製造設計用於插入 Kinetix® 伺服放大器的解析器-數位轉換器。Vega 的 2799 系列轉換器有多種型號,可正確匹配 MP 系列馬達、Elwood 的客製馬達,甚至是 Rockwell Automation/Allen-Bradley 的舊版 Bulletin 1326 伺服馬達。

這些轉換器外觀類似於將馬達回饋接線至 Kinetix® 驅動器的 2198 分線板。然而,它們內含產生正弦激磁、讀取回傳信號並將其轉換為 Kinetix® 放大器數位回饋的電子元件。對於 Elwood 生產的任何配備解析器回饋且專為 Kinetix® 放大器設計的馬達,皆採用相同流程。這包括舊版 1326 伺服馬達。

1326 伺服馬達的現代化路徑

Elwood 與 Vega 為配備 1326 系列馬達解析器回饋及 Bulletin 1394 或 Kinetix6000 伺服放大器的機械設備現代化提供了絕佳解決方案。為長期支援,Elwood 持續生產 1326AS 與 1326AB 伺服馬達,並計畫無限期持續支援(包含新品與重建)。現代 Kinetix® 5700、5300 與 5100 驅動器可透過 Vega 的 2799 系列轉換器支援這些解析器回饋馬達。您的機械設備生命週期因此延長,現代化路徑也變得更簡單且更具成本效益。

已發佈 2023年5月30日

Kinetix® MPL-B220 升級作業進行中

Figure 1:  Kinetix MPL-B220 Upfit In Process

Elwood 1326AB 配備 Vega 2799 連接型解析器至編碼器轉換器

Figure 3: Elwood  1326AB with Vega 2799 Connectorized Resolver to Encoder Converter


John Hoeppner
John Hoeppner
Vice President & General Manager - ELWOOD CORP | High-Performance Motors
Elwood designs and manufactures rugged servomotors that complement Kinetix motors for hazardous locations (Ex requirements), harsh environments, and legacy support
埃爾伍德、維加和Rockwell聯合標誌
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