Os sistemas de servo dependem do controle do motor com feedback em circuito fechado para determinar a posição do rotor em qualquer momento determinado. O drive usa esse circuito de feedback do motor para comutar as fases do motor corretamente, controlando de forma precisa o torque, a posição e a velocidade de acordo com os requisitos da aplicação.
Quando os codificadores falham
Embora, em geral, os codificadores sejam altamente precisos e confiáveis, várias condições podem causar erros na posição do rotor ou até mesmo na direção de rotação. Esses erros podem ser grandes e catastróficos ou pequenos e cumulativos. Por exemplo: um codificador pode quebrar de uma vez ou falhar gradualmente ao longo do tempo, enviando sinais cada vez mais errôneos.
Em um ambiente de fabricação, as consequências de um dispositivo de feedback com falha podem se limitar a um tempo de inatividade não planejado ao desperdício na forma de refugos — resultados indesejados, mas não necessariamente perigosos. Entretanto, há muitas aplicações em que o circuito de feedback do motor não pode falhar em hipótese alguma.
Por exemplo: em um sistema de defesa antimísseis, um erro de posição em um pórtico de aquisição de imagens ou em um sistema de controle de voo pode ser a causa do fracasso de uma missão. Em um ambiente médico, um codificador com falha pode representar um perigo para os pacientes e a equipe, causando movimentos imprevisíveis de equipamentos como a mesa do paciente ou um pórtico de radioterapia, ou fazendo com que o fluido fornecido por uma bomba tenha um fluxo inadequado. Há vários outros setores e aplicações que dependem do movimento à prova de falhas do servo.
A Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA (FDA) regulamenta os dispositivos médicos para garantir sua segurança e eficácia. Isso inclui a recomendação de medidas de redundância para assegurar a operação correta e precisa de sistemas críticos. Até mesmo na ausência de um marco regulatório claramente definido, o feedback redundante é uma prática recomendada para garantir a confiabilidade absoluta do sistema servo.
Uma solução tradicional: acréscimo de um segundo dispositivo externo de feedback
Para obter redundância, os OEMs frequentemente acrescentam um dispositivo de feedback secundário para validar a confiabilidade do dispositivo de feedback principal. Normalmente, isso é feito especificando um servomotor que incorpora um codificador e associando a isso um dispositivo externo de feedback, que é acrescentado em algum ponto do eixo acionado ou da carga.
Ambos os dispositivos são ligados ao servodrive, e o dispositivo adicionado atua verificando a direção da rotação e a posição aproximada que está sendo informada pelo dispositivo principal. Se um dispositivo de feedback indica rotação no sentido horário e o outro, no sentido anti-horário, ou se há uma diferença significativa na velocidade ou na posição, o drive sabe que houve falha e pode tomar as medidas adequadas.
Esse feedback com circuito duplo proporciona um movimento extremamente confiável — entretanto, o custo e a complexidade aumentam bastante. A pegada do design precisa ser ampliada para acomodar o dispositivo de feedback redundante. Passar um conjunto adicional de cabos de feedback procedentes de um local separado pode ser complicado. Além disso, a montagem de um sistema de movimento mais complexo pode ser difícil e demorada.
Uma solução melhor: servomotores com dispositivos de feedback redundantes integrados
A Kollmorgen oferece uma ampla linha de modificações padrão nos produtos que proporcionam recursos altamente especializados em produtos que podem ser prototipados rapidamente, são altamente fabricáveis e não exigem que os clientes assumam os riscos ou o custo de um produto personalizado.
Uma dessas modificações padrão é a capacidade de integrar um codificador absoluto e um sensor de efeito Hall ao mesmo motor, sem alterar significativamente as dimensões gerais do motor. Com circuitos duplos de feedback do motor integrados ao motor, não há necessidade de localizar um ponto no eixo do motor ou na carga externa para acrescentar um segundo dispositivo de feedback. Além disso, é possível manter as dimensões da sua aplicação tão compactas quanto possível.
Com dispositivos de feedback redundantes integrados ao motor, a Kollmorgen também oferece um cabo único que transporta os sinais de feedback do codificador e do sensor de efeito Hall para o drive. Isso reduz os custos de material e mão de obra relacionados à passagem de dois cabos separados e, além disso, permite minimizar ainda mais a pegada do design da sua máquina.
E mais: com uma solução totalmente integrada, você tem a convicção de que todo o sistema de movimento conta com a potência, a precisão e a confiabilidade que só a Kollmorgen pode oferecer.
Nossos clientes já usaram essa solução em motores AKM modificados que acionam sistemas críticos em robôs cirúrgicos, mesas de paciente, bombas médicas e muito mais. Qual é a sua aplicação e até que ponto é crítico garantir um feedback à prova de falhas para um movimento que não pode falhar?
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