打破常規(guī)：突破重力挑戰(zhàn)，保障生產(chǎn)安全
發(fā)布時(shí)間：2023-11-03 作者：Kollmorgen科爾摩根
在為垂直龍門(mén)和吊車(chē)等重型垂直負(fù)載應(yīng)用設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，操作者的安全保障和操作效率是需要重點(diǎn)關(guān)注的兩個(gè)點(diǎn)。那么該如何突破現(xiàn)實(shí)應(yīng)用挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)安全與效率兼顧呢？下面讓我們一起探討應(yīng)對(duì)特定挑戰(zhàn)的有效實(shí)踐。
應(yīng)用挑戰(zhàn)
重力無(wú)處不在 安全難以保障
當(dāng)伺服系統(tǒng)中的負(fù)載通過(guò)重力或彈簧效應(yīng)儲(chǔ)存勢(shì)能時(shí)，即使在電機(jī)不工作的時(shí)候，一個(gè)或多個(gè)伺服電機(jī)也必須絕對(duì)穩(wěn)定，從而可靠地保持部分或全部負(fù)載。在大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中，這種負(fù)載的重量，及由此產(chǎn)生的勢(shì)能每天甚至?xí)r刻都可能發(fā)生很大變化。這給應(yīng)用也帶來(lái)了眾多挑戰(zhàn)：
安全性
與水平應(yīng)用相比，將這些可變負(fù)載減速到停止位置或從停止位置加速，這些負(fù)載會(huì)大大放大這些力，因?yàn)樵谒綉?yīng)用中，負(fù)載主要由梁、柱和軸承等結(jié)構(gòu)件支撐，而非由電機(jī)、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器或其他機(jī)械元件支撐。負(fù)載掉落可能導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢、操作中斷甚至人身傷害，這是那你絕對(duì)承擔(dān)不起的。
高效性
此外，由于慣性負(fù)載和勢(shì)能的變化貫穿在整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行期間和不同的生產(chǎn)運(yùn)行之間，你希望系統(tǒng)保持同樣的產(chǎn)量。你需要安全的制動(dòng)控制，以便操作員可以根據(jù)需要與生產(chǎn)線(xiàn)交互，而無(wú)需關(guān)閉設(shè)備或屈服于繞過(guò)門(mén)和籠子等安全功能的限制。你需要一種干擾最小、定期測(cè)試安全制動(dòng)能力的方法。
而重力的無(wú)情本性，使所有這些需求都更具挑戰(zhàn)性。因?yàn)橹亓Σ魂P(guān)心安全，所以你必須把安全放在首位，決不妥協(xié)。
接下來(lái)，簡(jiǎn)單三步，讓你輕松克服重力挑戰(zhàn)
1. 正確調(diào)整軸承
● 放棄理想假設(shè)
在調(diào)整和設(shè)置制動(dòng)參數(shù)（如無(wú)控制作用區(qū)和制動(dòng)接合時(shí)間）時(shí)，很容易做出在現(xiàn)實(shí)條件下不成立的假設(shè)。這些錯(cuò)誤的假設(shè)會(huì)導(dǎo)致過(guò)度迭代的調(diào)整和測(cè)試過(guò)程，這會(huì)拉長(zhǎng)你的開(kāi)發(fā)周期，甚至可能導(dǎo)致安全問(wèn)題。
例如，假設(shè)理想的制動(dòng)延遲時(shí)間為零就是錯(cuò)誤的。為零是不可能的，因?yàn)橹苿?dòng)器驅(qū)動(dòng)中始終存在延遲和反應(yīng)時(shí)間。當(dāng)伺服系統(tǒng)從移動(dòng)負(fù)載過(guò)渡到將負(fù)載保持在固定位置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)無(wú)限抖動(dòng)，因?yàn)榉答佋O(shè)備會(huì)報(bào)告軸位置，并且伺服驅(qū)動(dòng)器會(huì)以旨在將其帶到目標(biāo)位置的電壓和電流命令進(jìn)行響應(yīng)。這會(huì)持續(xù)而迅速地發(fā)生。然而，伺服系統(tǒng)本質(zhì)上是動(dòng)態(tài)的，總是進(jìn)行微小的調(diào)整，永遠(yuǎn)不會(huì)完全停滯。
在某個(gè)點(diǎn)上，你會(huì)想要中斷這種抖動(dòng)，并在機(jī)器完成下一個(gè)過(guò)程時(shí)保持負(fù)載靜止。此時(shí)，伺服系統(tǒng)必須從軸上去掉動(dòng)力，用制動(dòng)抱閘來(lái)停止運(yùn)動(dòng)控制，并保持垂直負(fù)載絕對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)再次移動(dòng)負(fù)載時(shí)，必然發(fā)生相反的情況：系統(tǒng)必須移除制動(dòng)器并無(wú)縫施加轉(zhuǎn)矩，以在不晃動(dòng)的情況下加速負(fù)載，當(dāng)然也不能讓負(fù)載掉落。
● 充分考慮延遲
控制命令和制動(dòng)應(yīng)用都不是瞬時(shí)發(fā)生的。設(shè)計(jì)垂直負(fù)載應(yīng)用時(shí)，無(wú)論控制和制動(dòng)系統(tǒng)中的延遲多么小，都要將其納入考慮，這是至關(guān)重要的。最初調(diào)整驅(qū)動(dòng)器時(shí)，最大的挑戰(zhàn)往往是設(shè)計(jì)工程師無(wú)法預(yù)見(jiàn)系統(tǒng)將承載的許多不同類(lèi)型的負(fù)載。
工程師們不知道處理一系列較輕和較重負(fù)載所涉及的物理原理，所以他們努力調(diào)整驅(qū)動(dòng)器，使其能夠在沒(méi)有明顯延遲或震動(dòng)的情況下制動(dòng)和加速這些負(fù)載。此外，軸可能需要在整個(gè)班次或周末鎖定并保持穩(wěn)固，因此控制方法必須絕對(duì)可靠。
考慮到這些挑戰(zhàn)，工程師們必須根據(jù)正確的最大負(fù)載確定尺寸，同時(shí)也適當(dāng)考慮較輕的負(fù)載。為了在第一時(shí)間做到最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)以及過(guò)度測(cè)試和重復(fù)，關(guān)鍵是要將正確的無(wú)控制作用區(qū)和制動(dòng)接合時(shí)間考慮進(jìn)去。 科爾摩根的工程師們?cè)谡{(diào)整垂直負(fù)載方面經(jīng)驗(yàn)豐富，他們可以幫助你應(yīng)用已在各種垂直應(yīng)用中證明有效的方法。
2. 確保可靠運(yùn)行
要確保持續(xù)可靠的運(yùn)行，需要指定可靠的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，這既包括系統(tǒng)的特性又包括其組件。
● 功能強(qiáng)大 安全制動(dòng)
科爾摩根新一代 AKD2G伺服驅(qū)動(dòng)器中整合了安全制動(dòng)控制功能，允許運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將軸移動(dòng)到位，在以協(xié)調(diào)方式使用制動(dòng)器的同時(shí)，從伺服電機(jī)中移除動(dòng)力，并將負(fù)載牢固固定到位，而無(wú)需關(guān)閉設(shè)備。例如，當(dāng)操作者需要安全地打開(kāi)門(mén)并在生產(chǎn)線(xiàn)取放東西時(shí)，這大大地提高了生產(chǎn)效率。然后，軸可以快速平穩(wěn)地重新啟動(dòng)，就像它停止時(shí)那樣，而生產(chǎn)可以在幾乎沒(méi)有中斷的情況下繼續(xù)。
科爾摩根的安全制動(dòng)控制系統(tǒng)還包括一個(gè)服務(wù)器安全信號(hào)，可用于為單個(gè)電機(jī)配置兩個(gè)制動(dòng)器。根據(jù)客戶(hù)需求以及行業(yè)指南和監(jiān)管要求，這提供了確保在任何情況下可靠制動(dòng)所需的冗余。
安全制動(dòng)測(cè)試功能允許在制動(dòng)器接合的情況下，從電機(jī)施加轉(zhuǎn)矩來(lái)測(cè)試電機(jī)制動(dòng)器，監(jiān)控系統(tǒng)以確保不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。由于AKD2G驅(qū)動(dòng)器中集成了這種測(cè)試功能，因此操作員可以按照自己喜歡的時(shí)間表測(cè)試制動(dòng)系統(tǒng)，并且將中斷降至最低。驅(qū)動(dòng)功能安全特性還消除了對(duì)依賴(lài)于控制器、安全 PLC和驅(qū)動(dòng)器之間復(fù)雜且可能容易出錯(cuò)的集成的外部解決方案的需求。
● 系統(tǒng)方案 全面保障
除了驅(qū)動(dòng)器之外，整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于可靠運(yùn)行很重要。例如，電纜通常是事后才指定的。但是通信總線(xiàn)上的劣質(zhì)電纜容易受到電磁干擾的影響，這會(huì)導(dǎo)致反饋問(wèn)題和位置誤差。未指定正確線(xiàn)規(guī)的制動(dòng)電源線(xiàn)纜可能會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器自動(dòng)恢復(fù)閉合狀態(tài)，從而導(dǎo)致意外的制動(dòng)器貫通和操作問(wèn)題。
處理垂直負(fù)載時(shí)，絕對(duì)可靠性是不二的選擇。?運(yùn)動(dòng)控制合作伙伴可以提供可靠的組件，這些組件旨在協(xié)同工作，簡(jiǎn)化集成，并為運(yùn)動(dòng)控制編程和調(diào)整提供強(qiáng)大的工具，可以幫助你取得可靠的成功。
3. 獲取專(zhuān)業(yè)支持
● 專(zhuān)業(yè)技能 保駕護(hù)航
不要孤軍奮戰(zhàn)，與運(yùn)動(dòng)控制專(zhuān)家合作是一種更好的方法，也是更安全的方法。
科爾摩根在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域擁有 100 多年的經(jīng)驗(yàn)，可提供高性能、可靠的電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、編程工具、自動(dòng)化解決方案等，享譽(yù)業(yè)界。我們的工程師擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以幫助機(jī)器和機(jī)器人設(shè)計(jì)人員在幾乎所有依賴(lài)運(yùn)動(dòng)控制的行業(yè)中實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)。
科爾摩根的自助服務(wù)支持為你的成功助力。利用我們的在線(xiàn)設(shè)計(jì)工具、電子學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)、知識(shí)庫(kù)，以及科爾摩根開(kāi)發(fā)者網(wǎng)絡(luò)上的專(zhuān)家社區(qū)，你可以隨時(shí)隨地獲取所需支持。當(dāng)你需要一對(duì)一的幫助時(shí)，我們的工程師團(tuán)隊(duì)將竭誠(chéng)為你服務(wù)，無(wú)論是線(xiàn)上還是線(xiàn)下，我們都會(huì)與你緊密合作，為你提供專(zhuān)業(yè)的解決方案。