Le système servo multi-axes AX8000 de Beckhoff, réputé pour ses fonctionnalités avancées, a été complété par un module d'axe doté de semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC) au lieu des IGBT conventionnels.
Ces semi-conducteurs SiC établissent de nouvelles normes en matière de commutation de tension et de vitesse, de pertes énergétiques de commutation, et de compacité. Les avantages pour l'AX8000 sont évidents, car la perte de puissance réduite signifie que le même boîtier peut à présent être utilisé pour un courant nominal de 28 A et pour un dispositif IGBT de 18 A. Ceci permet également d'augmenter la production de puissance de 55 % pour la même taille de module d'axe.
Le système servo multi-axes AX8000 fonctionne dans une plage de puissance de moteur allant de 0,5 à 20 kW. Les modules combinés d'alimentation et de contrôle d'axe, permettant une puissance d'alimentation de 40 kW, disposent chacun d'un onduleur de 12,5 ou 20 kW intégré directement dans le boîtier. Ceux-ci peuvent être utilisés pour faire fonctionner des entraînements de broches à haute fréquence à des vitesses allant jusqu'à 72.000 trs/min, par exemple dans des machines CNC, ou pour piloter de gros moteurs pour des machines de moulage par injection, des machines de moulage par soufflage, et bien plus encore. Une puissance supplémentaire de 20 kW est disponible sur le bus DC, qui peut être utilisée pour les axes X, Y, Z, A et B. Le système de connexion rapide AX-Bridge simplifie l'installation dans l'armoire de commande grâce à une méthode de montage simple et sans outil. Chaque module individuel peut également être retiré du réseau ultérieurement sans devoir déplacer ou démonter les autres appareils.
One Cable Technology et safe drive technology
Dès 2011, Beckhoff a mis sur le marché sa One Cable Technology (OCT), appliquée aux techniques d'entraînement. A ce jour, plus de 90% des moteurs Beckhoff sont livrés avec la technologie OCT. TwinSAFE Safe Motion, la technique d'entraînement sécurisée, peut également être mise en œuvre via OCT avec un seul câble. Les moteurs peuvent être équipés d'un encodeur de sécurité Hiperface DSL ou EnDat 3, ce qui permet d'obtenir une fonctionnalité de sécurité jusqu'à SIL 3 ou PL e. Offrant des résolutions allant jusqu'à 24 bits, les encodeurs permettent d'obtenir une précision exceptionnelle, des performances constantes et une dynamique élevée. Ils sont également disponibles en version singleturn ou multiturn sans batterie, et sans risque de perdre la position de référence.
Le système servo multi-axes AX8000 est disponible avec TwinSAFE STO/SS1 ou avec TwinSAFE Safe Motion. La logique de contrôle TwinSAFE Logic est directement intégrée dans les deux options pour faciliter la communication et la modularité de l'application de sécurité. La fonctionnalité peut être assurée par une communication FSoE sécurisée, un câblage direct ou localement dans le servodrive à l'aide de la TwinSAFE Logic intégrée. Cela permet de mettre en œuvre avec souplesse les fonctions d'entraînement sécurisé. Au total, 17 fonctions différentes sont disponibles lorsqu'un moteur est équipé d'un encodeur de sécurité homologué.
Système servo avec fonctionnalité XFC
Les composants Beckhoff dotés de la technologie de commande eXtreme Fast Control (XFC) répondent aux exigences suivantes :
– Temps de cycle EtherCAT ≤ 10 µs
– Prise en charge des distributed clocks EtherCAT
– Entrées digitales extrêmement rapides
– Intégration de la technologie d'oversampling
Avec un temps de cycle EtherCAT de minimum 62,5 µs, le système servo multi-axes AX8000 est l'un des appareils les plus rapides disponibles sur le marché. Ceci est également suffisant pour les applications exigeant des performances maximales, où les valeurs de consigne changent extrêmement rapidement. Les distributed clocks synchronisent tous les axes selon une précision de l'ordre de grandeur de la nanoseconde. Chaque module d'axe ou axe dispose de deux entrées digitales très rapides, dont les signaux sont automatiquement associés à l'information de la position et du timestamp de la détection. Grâce à l'oversampling, les valeurs de consigne peuvent être transmises avec précision et de manière très dynamique dans le cycle de régulateurs de courant, même avec des cycles de bus plus lents.
Logiciel de configuration, de mise en service et de maintenance
Le TwinCAT 3 Motion Designer peut être utilisé pour déterminer la combinaison optimale pour une application spécifique parmi les nombreuses variantes possibles de moteurs, de réducteurs, de câbles et de servodrives. Il est crucial de spécifier la tension d'alimentation disponible pour choisir de manière optimale les composants. Le mécanisme approprié peut alors être sélectionné à partir d'une série de cas de charge prédéfinis et le profil de mouvement souhaité peut être utilisé pour le calcul. Cela permet au Motion Designer de proposer des réducteurs, des moteurs et des servodrives adaptés. Ajoutez à cela les câbles de raccordement et les accessoires appropriés, tels qu'une résistance de freinage, un module de régénération ou une self réseau, et vous obtenez une liste de pièces pour l'ensemble de la technique d'entraînement; pas seulement pour un seul axe, mais pour l'ensemble de la machine. La perte de puissance attendue de tous les composants est également déterminée afin que la climatisation de l'armoire de commande puisse être facilement dimensionnée sur cette base.
Le TwinCAT 3 Drive Manager 2 est un outil de mise en service intuitif sous forme de logiciel qui assiste et guide les utilisateurs lors de la configuration et de la mise en service des servoaxes. Le Drive Manager recherche dans le réseau EtherCAT tous les servo drives et moteurs raccordés, règle automatiquement les paramètres corrects en fonction de la tension d'alimentation et lit les plaques signalétiques électroniques des moteurs. De plus, il active également la compensation du cogging et fournit un diagramme graphique basé sur TwinCAT Scope pour faciliter la surveillance et le réglage du mouvement du moteur. Une autre nouvelle fonction est le réglage automatique, qui ajuste rapidement et automatiquement les paramètres de commande et les filtres requis sur la base d'un diagramme de Bode.
Le frottement et l'usure se produisent inévitablement pendant le fonctionnement de la machine et finissent par avoir un impact sur la contrôle-commande en provoquant une augmentation inaperçue de la consommation d'énergie ou une erreur de poursuite plus importante. Le logiciel TwinCAT Analytics est idéal pour visualiser cet impact. En effet, les servodrives fournissent un grand nombre de variables mesurées qui peuvent être enregistrées et traitées avec TwinCAT Analytics, notamment la température, le courant, la tension, le couple et la puissance de freinage, qui peuvent être analysés à des intervalles de quelques millisecondes. Des courbes enveloppes peuvent être placées autour des courbes caractéristiques, avec des options permettant de déclencher des avertissements et des alarmes en cas de non-respect de ces courbes. Même la consommation d'énergie produite par composant peut être régulièrement consignée dans des rapports avec TwinCAT Analytics et, si nécessaire, même comparée au fil des ans en la stockant sur une longue durée.
Servomoteurs fabriqués en Allemagne
La production de servomoteurs très dynamiques et de grande qualité de Beckhoff a débuté en 2011 avec la série AM8000 et la technologie innovante One Cable Technology.
Dans les années qui ont suivi, de nombreuses variantes de moteurs ont été développées pour proposer par exemple une version avec inertie du rotor accrue, une ventilation forcée active améliorant les performances, un boîtier anodisé, un boîtier en acier inoxydable pour les conditions environnementales exigeantes, des actionneurs linéaires et des moteurs linéaires iron-core. Moteurs avec servodrive intégré pour la technologie basse tension (24 ou 48 V DC), et pour la technologie haute tension. La série de moteurs AM8000 couvre toute la plage de tension de 24 à 480 V.
Photo : Christian Mische, Senior Product Manager Drive Technology, Beckhoff Automation.
