Het meerassige AX8000-servosysteem van Beckhoff staat bekend om zijn hoge functionaliteit en werd nu uitgebreid met een asmodule met siliciumcarbide (SiC) halfgeleiders in plaats van de conventionele IGBT's.
Deze SiC-halfgeleiders stellen nieuwe normen op het gebied van schakelspanning en -snelheid, schakelverlies en afmetingen. De voordelen van de AX8000 zijn duidelijk, want door het lagere vermogensverlies kan dezelfde behuizing nu worden gebruikt voor 28 A nominale stroom en voor het 18 A IGBT-apparaat. Het resulteert ook in 55% meer vermogen voor dezelfde asmodulegrootte.
Het meerassige AX8000-servosysteem werkt binnen een prestatiebereik van de motor van 0,5 tot 20 kW. De gecombineerde voedings- en asmodules met 40 kW voedingsvermogen hebben elk een omvormer van 12,5 of 20 kW die rechtstreeks in de behuizing is geïntegreerd. Deze kunnen worden gebruikt om hoogfrequente spindelaandrijvingen voor CNC-machines met snelheden tot 72.000 tpm aan te sturen, evenals grote motoren voor spuitgietmachines, blaasgietmachines en nog veel meer. Er is nog eens 20 kW beschikbaar op de DC-bus, die gebruikt kan worden voor de X-, Y-, Z-, A- en B-as. Het AX-Bridge snelkoppelingssysteem vereenvoudigt de installatie in de schakelkast dankzij de eenvoudige montage waarbij geen gereedschap aan te pas dient te komen. Elke individuele module kan later ook uit het netwerk worden verwijderd zonder dat de andere apparaten verplaatst of gedemonteerd moeten worden.
One Cable Technology en veilige aandrijftechniek
Beckhoff had zijn One Cable Technology (OCT) voor aandrijftechniek al in 2011 klaar voor de markt. Vandaag de dag worden meer dan 90% van alle Beckhoff motoren geleverd met OCT. Zelfs TwinSAFE Safe Motion, de veilige drive technologie, kan via OCT met slechts één kabel worden geïmplementeerd. De motoren kunnen worden uitgerust met een Hiperface DSL of EnDat 3 veiligheidsencoder, die veiligheidsfunctionaliteit tot SIL 3 of PL e mogelijk maakt. Met resoluties tot 24 bit kunnen de encoders voor een uitstekende nauwkeurigheid, consistente prestaties en hoge dynamiek zorgen. Ze zijn ook verkrijgbaar als single-turn of multi-turn uitvoeringen zonder ondersteuning van een batterij - en zonder risico op verlies van de referentiepositie.
Het meerassige AX8000-servosysteem is verkrijgbaar met TwinSAFE STO/SS1 of met TwinSAFE Safe Motion. TwinSAFE Logic is rechtstreeks geïntegreerd in beide opties om de communicatie en modulariteit van de veiligheidstoepassing te vergemakkelijken. De functionaliteit kan worden gerealiseerd via beveiligde FSoE-communicatie, directe bedrading of lokaal in de servoaandrijving met behulp van de geïntegreerde TwinSAFE Logic. Dit vormt de basis voor de flexibele implementatie van veilige drive functies. Wanneer je een motor met een goedgekeurde veiligheidsencoder gebruikt, zijn er maar liefst 17 verschillende functies mogelijk.
Servosysteem met XFC-functionaliteit
Beckhoff componenten die eXtreme Fast Control Technology (XFC) bieden, voldoen aan de volgende eisen:
– EtherCAT cyclustijd van ≤ 10 µs
– ondersteuning van EtherCAT distributed clocks
– extreem snelle digitale ingangen
– integratie van oversampling technologie
Met een minimale EtherCAT cyclustijd van 62,5 µs is het meerassige AX8000-servosysteem een van de snelste busapparaten op de markt. Dit is ook voldoende voor toepassingen die maximale prestaties vereisen, waarbij de instelpunten extreem snel veranderen. De distributed clocks synchroniseren alle assen in het nanosecondenbereik. Elke as(module) heeft twee zeer snelle digitale ingangen en hun signalen worden automatisch voorzien van de huidige positie en een timestamp. Met oversampling kunnen instelpunten nauwkeurig en hoogdynamisch worden verzonden in de huidige regelcyclus, zelfs bij langzamere buscycli.
Software voor configuratie, ingebruikname en onderhoud
De TwinCAT 3 Motion Designer kan worden gebruikt om uit de vele mogelijke varianten van motoren, gearboxes, kabels en servoaandrijvingen de optimale combinatie voor een specifieke toepassing te bepalen. Hier is het cruciaal om de beschikbare voedingsspanning aan te geven om een optimale componentkeuze te maken. Vervolgens kan het juiste mechanisme geselecteerd worden uit een reeks vooraf gedefinieerde belastingsgevallen, net zoals het gewenste bewegingsprofiel dat gebruikt kan worden voor de berekening. Hierdoor kan de Motion Designer geschikte gearboxes, motoren en servoaandrijvingen voorstellen. Voeg hier de juiste aansluitkabels en accessoires aan toe, zoals een remweerstand, regeneratieve module of netsmoorspoel, en het resultaat is een onderdelenlijst voor de hele aandrijftechniek - niet alleen voor één as, maar voor de complete machine. Zelfs het verwachte vermogensverlies van alle onderdelen wordt bepaald, zodat de klimaatregeling van de schakelkast gemakkelijk op basis hiervan kan worden gedimensioneerd.
De TwinCAT 3 Drive Manager 2 is een intuïtieve inbedrijfname tool in de vorm van software die gebruikers ondersteunt en begeleidt tijdens de configuratie en ingebruikname van de servoassen. De Drive Manager scant het EtherCAT-netwerk op alle aangesloten servoaandrijvingen en motoren, stelt automatisch de juiste parameters in afhankelijk van de voedingsspanning en leest de elektronische typeplaatsjes van de motoren uit. Bovendien activeert het ook coggingcompensatie en biedt het grafische informatie op basis van TwinCAT Scope, zodat het monitoren en afstellen van de motorbeweging vereenvoudigd wordt. Een andere nieuwe functie is autotuning, waarmee de regelparameters en vereiste filters snel en automatisch worden aangepast op basis van een Bode-diagram.
Wrijving en slijtage treden onvermijdelijk op tijdens de werking van de machine en hebben uiteindelijk invloed op het besturingssysteem door een onopgemerkte toename in energieverbruik of een grotere vertragingsfout te veroorzaken. De TwinCAT Analytics software is ideaal om deze impact te visualiseren. Dit komt doordat de servoaandrijvingen een groot aantal meetbare variabelen leveren die kunnen worden geregistreerd en verwerkt met TwinCAT Analytics, waaronder temperatuur, stroom, spanning, koppel en remvermogen, die worden geanalyseerd in intervallen van enkele milliseconden. Er kunnen omhullende curves worden geplaatst rond de karakteristieke curven met opties om waarschuwingen en alarmen te activeren als deze worden overschreden. Zelfs het energieverbruik per geproduceerd onderdeel kan regelmatig worden gedocumenteerd in rapporten met TwinCAT Analytics en, indien gewenst, zelfs worden vergeleken over de jaren heen met behulp van langetermijnopslag.
Servomotoren gemaakt in Duitsland
De productie van zeer dynamische en hoogwaardige servomotoren van Beckhoff begon in 2011 met de AM8000-serie en de innovatieve One Cable Technology. In de daaropvolgende jaren werden talrijke extra motorvarianten ontwikkeld om een grotere rotortraagheid, prestatieverbeterende actieve geforceerde koeling, geanodiseerde behuizing, roestvrijstalen behuizing voor veeleisende omgevingsomstandigheden, lineaire actuators en lineaire motoren met ijzeren kern aan te kunnen bieden. Motoren met een geïntegreerde servoaandrijving voor laagspanning (24 of 48 V DC) en hoogspanningstechnologie. De AM8000-motorserie dekt het volledige spanningsbereik van 24 tot 480 V.
Foto: Christian Mische, Senior Product Manager voor Drive Technology, Beckhoff Automation.
