I servosistemi dipendono dal controllo del motore a retroazione in anello chiuso per determinare la posizione del rotore in ogni istante. L'azionamento utilizza questo anello di retroazione del motore per commutare correttamente le fasi del motore, controllandone in modo preciso coppia, posizione e velocità in base alle esigenze dell'applicazione.
Quando gli encoder si guastano
Anche se gli encoder sono generalmente altamente accurati e affidabili, esistono diverse condizioni che sono potenzialmente in grado di causare errori nella posizione del rotore o anche nella direzione di rotazione. Questi errori si possono presentare come variazioni repentine piuttosto che lente derive. Ad esempio, un encoder può rompersi improvvisamente o guastarsi gradualmente nel tempo, inviando segnali sempre più errati.
In un ambiente di produzione, le conseguenze di un dispositivo di feedback non funzionante possono essere limitate a tempi di inattività non pianificati e scarti inutili: esiti indesiderabili, ma non necessariamente pericolosi. Tuttavia, esistono molte applicazioni in cui il guasto dell'anello di retroazione del motore semplicemente non è un'opzione.
Ad esempio, in ambito medico, un encoder guasto potrebbe mettere a rischio pazienti e personale sanitario causando movimenti imprevedibili di apparecchiature quali un lettino per pazienti o un gantry per radioterapia, oppure portando una pompa a erogare un flusso improprio di un fluido. Ed esistono molti altri settori e applicazioni che dipendono dal servo motion a prova di guasto.
La Food and Drug Administration degli Stati Uniti regola i dispositivi medici per assicurarne la sicurezza ed efficacia, incluso raccomandare misure ridondanti per assicurare il corretto e accurato funzionamento dei sistemi critici. Anche quando non esiste un quadro normativo chiaramente definito, il feedback ridondante è una pratica consigliata per assicurare l'affidabilità assoluta del servosistema.
Una soluzione tradizionale: aggiungere un secondo dispositivo di feedback esterno
Per ottenere la ridondanza, i produttori di apparecchiature originali spesso aggiungono un dispositivo di feedback secondario per convalidare l'affidabilità del dispositivo di feedback principale. Tipicamente, ciò viene ottenuto specificando un servomotore che incorpora un encoder e abbinandolo a un dispositivo di feedback esterno aggiunto da qualche parte lungo il carico o l'albero azionato.
Entrambi i dispositivi sono collegati al servoazionamento e il dispositivo aggiuntivo ha il compito di verificare la direzione di rotazione e la posizione approssimativa segnalata dal dispositivo principale. Se un dispositivo di feedback indica una rotazione in senso orario mentre l'altro indica una rotazione in senso antiorario, oppure se differiscono significativamente in velocità o posizione, l'azionamento sa che si è verificato un guasto e può intraprendere le azioni appropriate.
Questo doppio anello di retroazione porta a un motion estremamente affidabile, ma a spese di una complessità e di un costo significativamente maggiori. L'ingombro del progetto deve essere ampliato per ospitare il dispositivo di feedback ridondante. Posare un ulteriore set di cavi di retroazione da una posizione separata può essere impegnativo. E l'assemblaggio di un sistema di motion più complesso può essere difficile e richiedere molto tempo.
Una soluzione migliore: servomotori con dispositivi di feedback integrati e ridondanti
Kollmorgen offre una vasta gamma di modifiche standard dei prodotti che offrono capacità altamente specializzate in prodotti che possono essere rapidamente prototipati, sono altamente producibili e non richiedono ai clienti di assumersi i rischi o i costi di un prodotto personalizzato.
Una di queste modifiche standard è la capacità di integrare sia un encoder assoluto che un sensore a effetto Hall nello stesso motore senza alterare significativamente le dimensioni complessive del motore. Con i doppi anelli di retroazione integrati nel motore, non è necessario trovare un punto sull'albero del motore o sul carico esterno per aggiungere un secondo dispositivo di retroazione: puoi quindi mantenere le dimensioni della tua applicazione quanto più compatte possibile.
Con dispositivi di feedback ridondanti integrati nel motore, Kollmorgen offre anche un singolo cavo che trasporta all'azionamento sia i segnali di feedback dell'encoder che quelli del sensore a effetto Hall. Ciò consente di risparmiare sui costi di materiale e manodopera che altrimenti sarebbero necessari per posare due cavi separati e ti permette di ridurre ulteriormente l'ingombro del tuo progetto di macchina.
Inoltre, una soluzione completamente integrata assicura che l'intero sistema di motion possa beneficiare della potenza, precisione e affidabilità che solo Kollmorgen può offrire.
I nostri clienti hanno già utilizzato questa soluzione in motori AKM modificati che azionano sistemi critici in robot chirurgici, tavoli per pazienti, pompe mediche e altro ancora. Qual è la tua applicazione e quanto è critico assicurare un feedback a prova di guasto per un motion che non può fallire?
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