Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Servopohony Panasonic pro průmyslová zařízení

Článek představuje nabídku servopohonů společnosti Panasonic Electric Works. Široký sortiment servopohonů řady Minas uspokojí požadavky většiny průmyslových odvětví strojní výroby. Panasonic k nim dále nabízí programovací prostředí pro nastavování parametrů regulace a software pro výběr správného pohonu. 

Balicí stroje, dopravníky, tiskové stroje, roboty, obráběcí stroje, zařízení na výrobu polovodičových součástek a osazování desek plošných spojů nebo speciální stroje na výrobu LCD – tam všude se uplatňují servopohony Minas od firmy Panasonic.

 Minas A6 – servopohony pro náročné

Rychlé, výkonné, kompaktní, přesné a lehké, to jsou servopohony řady Minas A6 (obr. 1).

Servomotory řady A6 mají dělenou strukturu jádra a další konstrukční vylepšení. Tak se je podařilo ve srovnání s jejich předchůdci řady A5 zkrátit o 30 % a jejich hmotnost zmenšit až o 10 %. Mezi jejich přednosti patří velká rychlost, až 6 500 otáček za minutu. Rozsah výkonů při napájecím napětí 200 V AC je v třífázovém provedení od 50 W do 5 kW, v jednofázovém provedení do 1,5 kW; varian­ta s napájecím napětím 400 V má výkon do 22 kW. Vestavěný snímač polohy je absolutní, 23bitový. Stejný snímač je však možné použít i jako inkrementální – to snižuje počet variant motorů. 

Frekvence odezvy

Frekvence odezvy byla rozšířena do 3,2 kHz. To je zvláště důležité např. pro obrábění, protože je díky tomu možné snížit chvění a dosáhnout výrazně lepší kvality povrchu ve srovnání s předcházejícími servomotory řady A5. Servomotory mají také lepší filtraci chvění a mikrovibrací, způsobených např. rezonancí stroje. K tomu je pohon vybaven pěti filtry – pásmovými zádržemi nastavitelnými ručně nebo automaticky v pásmu od 50 Hz do 5 kHz. 

Velká přesnost při proměnném zatížení

Funkce adaptivního řízení umožňuje dosáhnout stejné přesnosti polohy i při proměnném zatížení. To je důležité zejména v úlohách manipulace s různě těžkými břemeny, např. u robotů a manipulátorů. 

Pro těžké pracovní podmínky

Hřídel motoru může mít kromě těsnění s jedním břitem i trojbřité těsnění, které brání pronikání prachu a oleje do ložisek motoru a používá se u motorů, jež budou pracovat ve zvláště náročných podmínkách. Krytí motoru je IP67. 

Další pokročilé funkce

K dalším užitečným funkcím patří dynamická brzda s filtrem chvění při stojícím motoru (zatímco verze A5 měla dva filtry, verze A6 má pro dokonalejší tlumení tři), možnost ochrany před záběrovým proudem při spuštění motoru a provoz v uzavřené a polouzavřené smyčce (v polouzavřené smyčce má vstup 8 milionů pulzů za sekundu a výstup 4 miliony pulzů za sekundu; proto lze dosahovat velké přesnosti regulace a současně i velké rychlosti).

Motory jsou k dispozici ve variantách s malým, středním i velkým momentem setrvačnosti. Je tak možné vybrat vhodnou variantu pro úlohy s různou dynamikou. 

Řízení polohy a pohybu

Na výběr je několik variant systémů pro řízení polohy a pohybu (tab. 1). Základní verze A6SE a verze A6SG s komunikací RS-485 mají pulzní vstup a umožňují regulaci polohy. Verze A6SF je multifunkční typ, který dovoluje řídit polohu, rychlost i moment a má pulzní i analogový vstup. K řídicímu modulu je možné připojit externí snímač polohy a má funkci bezpečného vypnutí momentu STO.

Verze A6N a A6B jsou systémy s komunikačními rozhraními pro řízení pohonů po síti. Verze A6N má rozhraní pro RTEX (Realtime Express) a systém průmyslového Ethernetu reálného času, umožňující přenášet data velkou rychlostí. Je vhodný zejména pro velmi dynamické řízení polohy v několika osách. Verze A6B je vybavena komunikací EtherCAT. EtherCAT má podobné vlastnosti jako RTEX, ale je to otevřený standardizovaný protokol. Jeho výhodou je možnost připojit k němu i komponenty s rozhraním EtherCAT od jiných dodavatelů. 

Minas A6SX: bezpečnostní funkce integrované v pohonu

Verze systému řízení polohy a pohybu Minas A6SX (obr. 2) je vybavena bezpečnostními funkcemi podle EN 61800-5-2 pro monitorování rychlosti (SS1, SLS, SSR, SSM), polohy (SS2, SOS, SLI, SDI, SLA, SAR, SLP, SCA) a dalšími bezpečnostními funkcemi (STO, SBC, SLT, STR, SMT). K dispozici je rovněž devět bezpečnostních I/O. Tak je eliminována potřeba externího bezpečnostního systému, zjednodušuje se údržba zařízení a zvyšuje bezpečnost obsluhy při uvádění pohonu do provozu. V mnoha úlohách je významné také to, že systém řízení polohy a pohybu s integrovanými bezpečnostními funkcemi zabírá mnohem méně místa, než kdyby tyto funkce realizoval externí bezpečnostní systém. Ostatní funkce jsou stejné jako u varianty A6SF. 

Letošní novinka pro evropský trh: Minas A6 Multi 400 V

Na veletrhu SPS v Norimberku bude jednou z novinek servopohon MINAS A6 Multi 400 V, vyvinutý speciálně pro evropský trh. Jde o štíhlou jednotku řízení polohy a pohybu formátu book-size o tloušťce 50 mm. Kaž­dá jednotka může řídit dvě osy a zmenšuje tak zabraný prostor v rozváděči ve srovnání s konvenčním řešením o až 64 %. K dispozici je rozhraní EtherCAT a osmnáct integrovaných bezpečnostních funkcí pro splnění požadavků úrovně SIL 3. V současné době jsou tyto servopohony vybaveny motory o výkonu od 400 W do 5 kW, rozšíření o další výkonové varianty se připravuje. 

Servopohony pro napájení z baterií

V průmyslu se často vyskytují úlohy, kde není dostupná běžná jednofázová nebo třífázová elektrická síť. Příkladem mohou být automaticky naváděné vozíky napájené z baterií. Střídavé napětí také mnohdy nelze použít s ohledem na bezpečnost uživatele. Pro tyto úlohy nabízí společnost Panasonic servopohony řady Minas A6V, určené pro napájecí napětí 24 nebo 48 V DC a se jmenovitým výkonem 200 nebo 400 W. Vyznačují se dlouhou životností a odolností proti krátkodobému přetížení. Jejich 23bitový absolutní snímač a pulzní řízení s až 500 tisíci pulzy za sekundu zajišťují přesné a dynamické polohování. 

MINAS LIQI – cenově výhodné servopohony pro jednodušší úlohy

Servopohony řady Minas LIQI jsou ideální tam, kde jsou vyžadovány cenově dostupné, spolehlivé a výkonné pohony. Příkladem mohou být stroje pro jednoduché zpracování potravin, balicí linky, tiskové stroje, stroje na zpracování kovů, a dokonce i malé lineární roboty.

Motory řady Minas LIQI jsou kompaktní a vysoce dynamické. Jsou k dispozici v rozsahu výstupního výkonu 50 W až 1 kW (jmenovitý výstupní moment: 0,16 až 3,2 Nm), s brzdou nebo bez ní. Motory mají hřídel s klínkem v drážce a jsou vybaveny inkrementálním snímačem polohy s 2 500 pulzy na otáčku.

Řídicí jednotky řady Minas LIQI (obr. 3) umožňují snadno a rychle realizovat jednoduché úlohy polohování, aniž by to bylo na úkor přesnosti a rychlosti regulace. Pohony Minas LIQI jsou obzvláště efektivní v kombinaci s PLC Panasonic řady FP0R a FP-X0, které jsou vybaveny vysokorychlostními čítači a pokročilými funkcemi řízení polohy a automatického ladění pohonů.

Mnoho funkcí je však vestavěno i v samotné řídicí jednotce. Přímo na jejím čelním panelu je otočný přepínač. Tak je možné jednoduše nastavit „tuhost“ (zesílení regulátoru) přímo na místě bez nutnosti použít programovací software. Podle nastavení tuhosti přepínačem na čelní straně panelu řídicí jednotky se dopočítají další parametry regulátoru s ohledem na moment setrvačnosti zátěže.

Řídicí jednotky servopohonů Minas LIQI jsou vybaveny filtry tlumení a pásmovými zádržemi. Filtr tlumení omezuje překmity při spouštění a zastavování a podporovaný frekvenční rozsah je 1 a 200 Hz. Pásmové zádrže, které omezují chvění a vibrace, vyskytující se např. v pásmu rezonanční frekvence mechanismu, jsou čtyři a mají frekvenční rozsah od 50 do 5 000 Hz.

To, že uvedení zmíněných servopohonů do provozu je opravdu snadné a rychlé, mohou zájemci zhlédnout v krátkém videu na: https://youtu.be/p0rKhGCNZXE

Bezkartáčové servopohony Minas BL

Bezkartáčové motory servopohonů Minas BL (obr. 4) mají rotor vybavený permanentními magnety. To pomáhá snižovat sekundární ztráty v motoru a umožňuje dosáhnout větší hustoty výkonu. Motory Minas BL přitom používají stejnou konstrukci děleného jádra jako motory Minas A6, a proto jsou ve srovnání s běžnými motory kratší.

Z hlediska použití odlišuje bezkartáčové motory od konvenčních indukčních motorů zvláště to, že mají konstantní moment i při rozběhu motoru a při malých rychlostech. Rozsah regulovaných otáček je od 30 do 4 000 min–1, rozběhový moment až 150 % jmenovitého. K přesné regulaci polohy a pohybu přispívá vestavěná Hallova sonda. Regulovat rozběh a doběh lze podle lichoběžníkové křivky nebo S-křivky.

K dispozici jsou varianty pro řízení polohy i pohybu. Výkon je do 130 W (Minas BL GV, Minas BL GP) nebo do 750 W (Minas BL KV). Motory mají rychlost do 4 000 otáček za minutu a je možné je vybavit čelní převodovkou. 

Nastavení parametrů a programování

K nastavení parametrů a programování všech servopohonů Minas je určeno programovací prostředí Panaterm. V jednotném prostředí je možné kompletně nastavovat parametry regulace, monitorovat činnost pohonu a analyzovat data o jeho provozu. Software se instaluje na libovolný osobní počítač a s řídicí jednotkou pohonu se propojuje kabelem USB.

V obrazovce základního nastavení (Setup Wizard) se krok za krokem nastavuje regulace polohy a pohybu, včetně čtení výchozích nastavení. V online režimu je možné v reálném čase číst vstupní data příslušná k danému kroku.

Software umožňuje zjišťovat frekvenční charakteristiku mechanismu a motoru. Je-li zjištěna rezonanční frekvence, pomáhá to zkrátit dobu nastavení pohonu.

Funkce Fit Gain automaticky vyhledává nejlepší nastavení „tuhosti“ regulátoru. Tato funkce je dostupná také pro nastavení regulace se dvěma stupni volnosti: nejprve se vybere metoda nastavení, potom se nahraje měření a v třetím kroku se výpočtem potvrdí získané hodnoty.

Software Panaterm poskytuje možnost monitorovat teploty hlavních komponent pohonu. Při překročení zadané meze je aktivován alarm. Sledování teplot komponent pohonu však navíc umožňuje odhadovat jejich životnost a předcházet neočekávanému selhání. Novou funkcí je sledování teploty snímače polohy. Teplota vnitřního prostoru snímače polohy je cenná pro monitorování činnosti motoru a diagnostiku závad.

Panasonic dále pro výběr servopohonů, AC i bezkartáčových, nabízí software Mselect. Software pomůže uživateli vybrat vhodnou velikost motoru a jeho variantu vhodnou pro danou úlohu. Mselect je dostupný jako aplikace ke stažení na osobní počítače s OS Windows. Pro konstruktéry, kteří pohony vybírají méně často a nechtějí si do počítače instalovat speciální aplikaci, je k dispozici webový vyhledávač, který uživateli pomůže najít nejlepší servomotor, příslušnou jednotku řízení polohy a pohybu a všechny potřebné kabely a další příslušenství. Pomocí tlačítka Compare selected products je možné porovnat data tří různých pohonů. 

Závěr

Společnost Panasonic vyvíjí a vyrábí komponenty pro průmyslovou automatizaci té nejvyšší kvality a spolehlivosti již mnoho let. Zároveň dbá na životní prostředí a úsporu zdrojů všude tam, kde je to možné. Odolnost výrobků je v oblasti průmyslové automatizace zásadní. Právě proto Panasonic u servopohonů nabízí tříletou záruční dobu. Při výběru pohonů, jejich použití a řešení případných problémů zákazníkům pomůže vyškolený tým odborníků.

Petr Bartošík

Obr. 1. Servomotory Panasonic Minas A6 jsou vhodné pro náročné úlohy

Obr. 2. Pohony Minas A6 SX jsou vybaveny integrovanými bezpečnostními funkcemi

Obr. 3. Cenově výhodné servopohony Minas LIQI pro jednodušší úlohy

Obr. 4. Servopohony s bezkartáčovými motory Minas BL

 

Tab. 1. Přehled jednotek pro řízení polohy a pohybu servopohonů Minas A6

Typ

A6SE

A6SG

A6SF

A6N

A6B

Regulátor

regulace polohy

regulace polohy, pohybu a krouticího momentu

Nastavení polohy s dig. I/O

ano

ano

ne

Řídicí vstup

pulzní

pulzní, analogový

komunikační síť

Průmyslový Ethernet

ne

ne

ne

RTEX

EtherCAT

RS-232/485 (Modbus)

ne

ano

ano

ne

Možnost připojení ext. snímače

ne

ne

ano

ano

Bezp. funkce STO

ne

ne

ano

ano


Panasonic na veletrhu SPS

Digitalizace výrobních procesů vede k možnosti efektivně vyrábět malé série výrobků přesně přizpůsobených požadavkům zákazníků. To již není pouhá vize, ale skutečnost – a výrobky Panasonic Industry k tomu přispívají. Panasonic Industry neustále rozšiřuje svou nabídku pro propojené výrobní systémy a integraci stávající techniky do systémů podle koncepce průmyslu 4.0.

Přesvědčit se o tom budou moci návštěvníci veletrhu SPS – Smart Production Solutions, který se koná od 26. do 28. listopadu 2019 v Norimberku. Stánek firmy Panasonic Industry Europe bude v hale 4A, č. 341.

Panasonic se zde bude prezentovat jako dodavatel kompletních řešení, který nabízí vše, od studií proveditelnosti až po hardware a software přizpůsobený na míru a školení z programu Panasonic Industry Academy pro různé oblasti průmyslu. To vše poskytuje Panasonic Industry zákazníkům nejen v Německu: do Norimberku přijíždějí odborníci z celé Evropy, včetně mnoha inženýrů a konstruktérů z Česka.

V článku již byla zmíněna jedna naprostá novinka: servopohon Minas A6 Multi 400V určený speciálně pro evropský trh. K dalším novinkám patří komunikační modul FP-I4C, který umožňuje propojit malé řídicí jednotky s řídicím systémem. Je vhodný zvláště pro ty řídicí jednotky, které nemají vlastní ethernetové rozhraní. Modul jim přináší kromě dovybavení ethernetovým rozhraním integrovaný webový server a FTP klient.

Návštěvníky jistě zaujme nový ovládací terminál HMX700, který kombinuje možnost ovládání komplexních aplikací IoT s velkou odolností nutnou v průmyslových podmínkách. Terminál je vybaven displejem s velkým rozlišením a s funkcí multi-touch; přitom má velmi malou spotřebu a dlouhou životnost.

[Tisková zpráva Panasonic Industry Europe, říjen 2019.]                                          

(Bk)