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博客 | 生命科学

适用于严苛环境的坚固伺服电机

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Elwood 1326AB,配备 Vega 2799 连接式旋转变压器到编码器转换器

在构思和开发自动化机械时,如果环境、被加工材料或设计动态导致伺服电机的工作条件超出典型规格范围,应该有哪些选择?同样,当过程参数的变化导致不利于伺服电机寿命的条件时,成功且高效的机械设计又能采取哪些措施?当运动控制应用要求伺服电机能够承受持续高冲击和振动、高(或低)环境温度、辐射及其他严苛条件时,无需牺牲生产力。

当对更轻、更高效卡车的需求要求冲压铝制车身面板时,伺服冲压传送设备的冲击显著增加,在某些情况下,每次冲击的冲击力超过10G。每台冲压传送设备中的24台伺服电机的影响(请原谅这个双关语)是每2~3个月就需要更换和重建。

作为以提供坚固耐用、长期运动解决方案而闻名的技术合作伙伴,Rockwell Automation联系了Elwood,评估提升高冲击环境下机械生产率的解决方案。Elwood开发了MP系列伺服电机的改装升级计划,提供相同的性能特性、安装和连接,无需更改程序或重新调试,实现了18~24个月的预测性维护周期,极大提升了生产率。

工厂授权的改装升级计划使Elwood能够分析极端环境和运行条件的影响。Elwood的改装方案可有效减轻早期磨损(如轴承磨损、内部导体的磨损、疲劳/磨损、制动器退化、连接器损坏和接触故障),并消除烦人的信号丢失故障。由于该计划获得Rockwell Automation授权,且Elwood为技术合作伙伴,改装后的MPL和MPM系列电机保留其完整的工厂保修和原始输出特性。

某些行业的材料和加工过程会产生严苛条件,这些条件虽然可从精密运动控制和伺服自动化中获益,但也可能对常规组件和结构工艺造成挑战。林产品机械(如单板车床)会产生高强度的连续振动。自动冷冻机的运行温度低于标准润滑脂/轴承和数字反馈装置的阈值。户外应用通常有温度要求(−50~60°C环境),这既高于也低于典型工业伺服电机的工作条件。高能粒子和/或放射性材料环境会对半导体(以及许多其他材料)造成损害。这些环境的独特严苛条件使得在伺服电机中采用解析器作为位置反馈和换向(磁场对准)的可靠选择。

严苛应用的反馈

解析器是一种旋转变压器,属于模拟设备。虽然有多种配置,但典型解析器具有一个励磁(主)绕组和两个相隔90电角度的次级绕组(通常称为正弦和余弦)。解析器结构坚固,无运动部件,非常适合严苛应用。它们不依赖于可能因高能粒子而退化的半导体。此外,遵循电磁干扰(EMI)缓解的最佳实践时,解析器反馈可可靠地用于最长100m的电缆长度。通过一些特殊考虑,解析器反馈甚至可在更长的电缆距离中成功应用。

解析器能够检测断开或丢失的连接。由于预期返回信号应为正弦波(振荡),恒定电压不是有效状态。这一优势可提升采用解析器反馈设备的安全集成等级。

既然解析器似乎能解决运动控制系统中的许多问题,为什么它们不是当今运动控制应用的首选?原因有几个。曾经,解析器的组件成本高于增量编码器。根据所比较的设备,这一情况可能成立,也可能不成立。编码器成为首选的主要原因在于其绝对和多圈能力、分辨率、数据保持以及设置/对准。现代绝对编码器可在设备断电后依然保留位置。它们提供高分辨率选项,有利于现代高速控制系统的性能。实施得当时,这可提升机器性能和响应速度。最后一个(重要的)原因是,解析器为模拟设备,需要精密电路,通常未集成于伺服放大器设计中。

让一切顺利运转

那么,当您遇到需要Elwood的MP改装、坚固定制设计和/或解析器反馈解决方案的严苛应用,而您的伺服放大器又不支持解析器时,该怎么办?Elwood和Rockwell Automation均与Vega合作,将坚固的电机解决方案与解析器反馈连接到现代Kinetix®伺服放大器。

Vega是一家技术合作伙伴,生产的解析器-数字转换器专为插入Kinetix®伺服放大器而设计。Vega的2799系列转换器有多种型号,可与MP系列电机、Elwood定制电机,甚至Rockwell Automation/Allen-Bradley的早期Bulletin 1326伺服电机相匹配。

这些转换器外观类似于用于将电机反馈接线到Kinetix®驱动器的2198分线板,但它们集成了产生正弦励磁、读取返回信号并将其转换为Kinetix®放大器数字反馈的电子元件。对于Elwood生产的所有为Kinetix®放大器设计的解析器反馈电机,流程完全相同,包括早期的1326伺服电机。

1326伺服电机的现代化升级路径

Elwood和Vega为配备1326系列电机(带解析器反馈)及Bulletin 1394或Kinetix6000伺服放大器的机械现代化提供了优质解决方案。为长期支持,Elwood持续生产1326AS和1326AB伺服电机,并计划无限期提供支持(包括新机和重建机)。现代Kinetix® 5700、5300和5100驱动器可通过Vega的2799系列转换器支持这些解析器反馈电机。您的机械生命周期将更长,现代化升级路径也将更简单、更经济。

发布时间 2023年5月30日

Kinetix MPL-B220正在进行改装

Figure 1:  Kinetix MPL-B220 Upfit In Process

Elwood 1326AB,配备 Vega 2799 连接式旋转变压器到编码器转换器

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
Elwood、Vega 和 Rockwell 组合徽标
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