Smart servo industry 4.0
en mindre maskine overgår en større, forklarer Elmo med "Pure Power"
Industri 4.0 er en revolution, der sigter mod at modernisere og effektivisere fabrikker. Den kendte motion kontrol teknologi hjælper trods alt med til at nå mange af de mål, der driver målet med Industri 4.0 fremad.
Intelligente, kompakte, effektivt kommunikerende decentrale servo-drev, monteret dybt inde i en maskine, fungerer som avancerede telemetrienheder, der kan fornemme, overvåge og reagere.
Den stille indvirkning af innovativ motion kontrol i smart fremstilling har Elmo demonstreret med en pick-and-place (P&P) applikation. "Pure Power"-styring, smart servo teknologi, kompakte belastnings monterede, robuste og yderst pålidelige servo-drev fører ikke kun til de mange resultater, der fremmes af Industri 4.0, men hjælper også med til at skabe slankere maskiner, der er smartere, mindre, lettere og sikrere, grønnere, mere effektive og også effektive, hvad omkostningerne angår.
Motion control i Industry 4.0
Motion kontrol er afgørende for at nå nogle af Industri 4.0's hovedmål. Lad os sammenligne følgende caseanalyser af to Surface Mount Technology (SMT) P & P-maskiner kaldt A- og B-maskine.
Begge maskiner bruges til meget krævende produktions opgaver med høj produktflow og kompromisløs kvalitet. Begge har en dobbelt bygningskonstruktion, Z-akse monteringshoveder, der styrer den lineære og vinkelkomponentorientering og begge håndterer PCB'er i samme størrelse, hvor lignende komponenter med lille og høj densitet er placeret.
De adskiller sig imidlertid dramatisk i deres design, motion metode og komponent pr. time (cph) produktflow.
Maskine 'A' vejer 2.000 kg, med et volumen på 5.2 m3, mens maskine 'B' kun vejer 1.200 kg med et volumen på 3.9 m3 (33% mindre) og en højere samlet cph-produktflow.
Hvordan det er muligt, at den mindre, lettere og tilsyneladende mindre "udstyrede" maskine overgår den "tunge" maskine forklares med betegnelsen "Pure Power".
Hvad er "Pure Power"?
Smart servo-drev, der opererer i systemer, hvor det meste af den forbrugte energi investeres rent i at flytte belastningerne (“Pure Power”), har en betydelig fordel i Industri 4.0-økosystemet.
Servo-drev, som er meget lydhør og har servo med høj opløsning, har evnen til præcist at fornemme, overvåge, analysere maskinebevægelser, dele og enheder, der er motion kontrolleret.
Højt niveau, realtidsregistrering af kraft, drejningsmoment, hastighed og position, tilbyder en unik højopløsningsstørrelse og tidsstempling af data for hver af parametrene.
Med disse data kan multi dimensionel anlægsanalyse bruges til at give værdifuld information om maskinens igangværende tilstand og kan give indikationer af forudsigelig vedligeholdelse og i sidste ende reducere fejl og nedetid.
Illu.: Smart Controls rolle i Industri 4.0
1). Unik Gantry Control
En traditionel tilgang ville anvende kompleks centraliseret Gantry-kontrolarkitektur med en master controller og flere drev for hver akse.
Bortset fra fysisk kompleksitet har en sådan arkitektur også en tendens til at lide under overdreven feltbusnetværk Maskine 'B' er imidlertid designet med en mager styringsfilosofi, hvor en distribueret Gantry-kontrol kun betjenes af to servo-drev.
Uden styring og belastningsmonterede drev er der en betydelig overhead-reduktion. Kabler, stik, køleplader, og kabelføringer, der ellers ville forbruge overdreven strøm, reduceres eller fjernes. Dette muliggør en ægte “Pure Power”-operation.
Foto: Gantry med kun 2 servodrev
2). Pick-and-Place
Det hele i head lighter-maskinen 'B' er opnået ved også at minimere monteringshovedets design. Ultra-små, lette og kraftfulde servo-drev er direkte monteret på de bevægelige XY-akser.
Monteringshovederne forbruger således mindre strøm, da parasit-kraften, der kræves af fleksible kabler, kabelførere og stik reduceres betydeligt. Dette gør det muligt for drevene at være mere følsomme og afstemt på selve belastningen.
En af de mange udfordringer, som maskine 'B' møder på grund af "Pure Power", er den nøjagtige "sensor-mindre" kraftstyring i området 0,3N til 10N. Dette er også opnået med et nuværende loop-opløsnings forhold, som er bedre end 2000 : 1, med meget hurtig responstid og en bred båndbredde (så høj som 4 kHz) som en sådan følsomhed kræver.
Foto: Elmo ultra-kompakte 16 kraftfulde servo-drev
3). Smart Motion & Servo Control
P & P-maskiner skal være meget dynamiske for at nå høj ydelse med høje gennemløb. Intelligente servodrev monteret dybt inde i en maskine giver mulighed for telemetri og analyse med høj præcision med høj opløsning og følsomhed og en hurtig responstid. Overvej bevægelseseffekter inden for maskine 'B' som vist i nedenstående graf, hvor svingninger med lodrette hovedenheder (Z-akse) blev målt nøjagtigt som svar på koordinerede højhastighedsbevægelser langs XY-planet. Intensive parasitiske mekaniske svingninger og ikke-linearitet i systemet er tydelige ved høj operationel XY-hastighed.
Oscillogram: Avanceret detektering af parasitisk adfærd. Disse kan overvindes med smart kontrol
Maskinbyggere tager ofte ofte traditionelle metoder til at overvinde sådan ”uønsket” adfærd. De behandles ofte med tilføjelse af tunge og voluminøse mekanikere, hvilket i sidste ende kræver større motorer, gear og højere effektdrev.
Dette fører til en meget tungere og mindre smidig maskine, som det ses med Machine 'A', hvilket gør det mere udfordrende at nå høj dynamik og gennemløb.
Foto: Ultra-small, high power servo drev: 80 A, 80 V
En bedre tilgang omfavner lys og smidig mekanik, der overvåger den følgevirkende adfærd. Og adresserer de uundgåelige parasitiske resonanser med smart motion og servo kontrol funktionalitet.
Det kan være multidimensional fabrik identifikation, positionsbaseret planlægning af gevinst, høj-orden filtre, svingende forudsigelig signal behandling og mere.
Denne tilgang er ikke kun mere omkostnings effektiv end den mekaniske fastgørelse, men hjælper også med at fremhæve "Pure Power" i systemet, da der ikke spilder meget strøm på voluminøs mekanik.