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Ao especificar sistemas de movimento para aplicações como pórticos e guindastes verticais, você deve tomar precauções especiais para garantir a segurança do operador e a eficiência operacional. Vamos discutir sobre as melhores práticas para abordar os desafios específicos envolvidos.
O problema: a gravidade não faz concessões
Quando uma carga em um sistema servo armazena energia potencial, seja pela gravidade ou pelo efeito mola, um ou mais servomotores devem segurar parte ou toda a carga com estabilidade e confiabilidade totais, mesmo quando o motor não estiver em movimento. Na maioria das aplicações industriais, o peso e a energia potencial da carga podem variar consideravelmente de um dia para outro, ou até mesmo de um instante para outro.
Desacelerar essas cargas variáveis até a parada, ou acelerá-las a partir de uma parada, amplia de forma significativa essas forças em comparação a uma aplicação horizontal, em que a carga é suportada principalmente por elementos estruturais como vigas, escoras e rolamentos em vez de um motor, acoplamentos, freios e outros elementos mecânicos.
Você simplesmente não pode aceitar a possibilidade da queda de uma carga, resultando, possivelmente, em desperdício do produto, interrupções operacionais ou até mesmo em pessoas feridas.
Além disso, conforme as cargas de inércia e a energia potencial variam ao longo e entre os ciclos de produção, é de se desejar que o sistema mantenha um rendimento consistente. Você deve querer um controle seguro de freios para que os operadores possam interagir com a linha de produção conforme necessário, sem desligar o equipamento ou ceder à tentação de ignorar recursos de segurança, como portões e gaiolas. E você também deve querer uma forma de testar rotineiramente as capacidades de frenagem segura com interrupções mínimas.
Todas essas necessidades se tornam ainda mais desafiadoras graças à natureza implacável da gravidade. Como a gravidade não se importa com a segurança, você tem de torná-la sua principal prioridade – sem concessões.
Ajuste corretamente seus eixos já no início
Ao fazer o Tuning e definir parâmetros de freios, como banda morta e tempo de acionamento do freio, é fácil fazer suposições hipotéticas que não se comprovam em condições reais. Essas suposições falsas levam a um processo excessivamente iterativo de Tuning e testes que podem atrasar o ciclo de desenvolvimento e, potencialmente, até causar problemas de segurança.
Por exemplo, seria errado supor que o tempo ideal de atraso dos freios poderia ser zero. Zero não é possível, já que sempre há um atraso e um tempo de reação envolvidos na atuação dos freios. Quando um sistema servo faz a transição entre mover uma carga e mantê-la em uma posição fixa, há uma discussão interna infinita, conforme o dispositivo de feedback identifica a posição do eixo e o servodrive responde com comandos de tensão e corrente para levá-lo até a posição de destino. Isso ocorre de forma contínua e muito rápida. No entanto, um sistema servo é, por natureza, um sistema dinâmico, sempre realizando pequenos ajustes e nunca permanecendo em estagnação completa.
Em certo momento, você vai querer interromper essa "discussão" e manter a carga imóvel enquanto a máquina completa seu processo seguinte. Nesse ponto, o sistema servo deve remover a potência do eixo e empregar um freio de paragem para interromper o movimento e manter a carga vertical em absoluta estabilidade. Quando for a hora de mover a carga novamente, o oposto deve ocorrer: o sistema deve soltar o freio e aplicar torque continuamente para acelerar a carga sem trancos – e, certamente, sem derrubá-la.
Nem os comandos de controle, nem a aplicação do freio ocorrem instantaneamente. Considerar os atrasos nos sistemas de controle e de freios, independentemente de quão minúsculos eles sejam, é essencial ao projetar aplicações de carga vertical. Ao fazer o Tuning do drive pela primeira vez, geralmente o maior desafio é que os engenheiros não conseguem prever os diferentes tipos de cargas que serão carregadas pelo sistema.
Como eles não têm como saber a física envolvida ao lidar com uma gama completa de cargas leves e pesadas, os engenheiros têm dificuldade em ajustar o drive para que ele possa frear e acelerar essas cargas sem atrasos significativos ou movimentos bruscos. Além disso, o eixo pode precisar travar e permanecer firmemente no lugar durante um turno ou um fim de semana inteiros, por exemplo. Assim, a metodologia de controle deve ser completamente confiável.
Dados esses desafios, os engenheiros devem dimensionar a carga máxima correta sem deixar de considerar adequadamente as cargas mais leves. Para acertar logo na primeira vez, minimizando os riscos e os testes e o retrabalho em excesso, é essencial considerar os tempos corretos de banda morta e de acionamento dos freios. Os engenheiros da Kollmorgen possuem experiência considerável no Tuning de cargas verticais, e eles podem ajudá-lo a aplicar métodos que se mostraram bem-sucedidos em uma variedade de aplicações verticais.
Garanta uma operação confiável a todos os momentos
Para garantir uma operação contínua e confiável, você precisa especificar um sistema de Motion confiável. Isso inclui tanto os recursos quanto os componentes do sistema.
Por exemplo, a funcionalidade de Controle Seguro do Freio incorporada na nova geração de servodrives AKD2G da Kollmorgen permite que o sistema de Motion movimente o eixo, remova a potência do servomotor enquanto aplica o freio de maneira coordenada, e mantenha a carga imóvel sem a necessidade de desligar o equipamento. Trata-se de um enorme ganho de produtividade, por exemplo, quando um operador precisa abrir um portão com segurança e inserir ou retirar algo da linha de produção. O eixo pode ser reiniciado tão rápido e suavemente quanto foi parado, e a produção pode continuar praticamente sem interrupções.
O Controle Seguro de Freios da Kollmorgen também inclui um sinal de segurança do servidor, que pode ser usado para acionar dois freios para um único motor. Isso oferece a redundância necessária para garantir frenagens confiáveis em qualquer circunstância, em conformidade com as necessidades do cliente assim como as diretrizes da indústria e os requisitos regulamentares.
A funcionalidade de Teste de Segurança do Freio aplica torque no motor com os freios acionados, monitorando o sistema para garantir que nenhum movimento ocorra. Como esse recurso de testes está incorporado ao drive AKD2G, os operadores podem testar o sistema de frenagem em seu horário de preferência, causando interrupções mínimas. Os recursos de segurança funcional no drive também eliminam a necessidade de soluções externas que dependem de integrações complexas e propensas a erros entre o controlador, um PLC de segurança e o drive.
Além do drive, todo o sistema de Motion é importante para uma operação confiável. Por exemplo, os cabos são geralmente especificados quase que como última consideração do projeto. Mas cabos de baixa qualidade no barramento de comunicação podem ser suscetíveis a interferências eletromagnéticas que causam problemas de feedback e erros de posicionamento. Cabos de potência dos freios que não são especificados com a bitola correta podem fazer com que o freio reverta espontaneamente para a posição fechada, causando um funcionamento inesperado do freio e trazendo problemas operacionais.
Para o manuseio de cargas verticais, a confiabilidade absoluta é a única opção. Um parceiro de Motion que pode oferecer componentes de confiança projetados para funcionar em conjunto, simplificar a integração e fornecer ferramentas robustas para a programação e o Tuning dos movimentos pode ajudar você a alcançar o sucesso e estabilidade.
Tenha o suporte de que você precisa, nas suas condições
Não encare esse desafio sozinho. Quando você adquire produtos de fornecedores de Motion em vez de um verdadeiro parceiro em Motion, você é o único especialista disponível para integrar os produtos e fazê-los funcionar. Se eles falharem, a conta estará com você. A colaboração com especialistas em Motion é uma abordagem melhor e, honestamente, mais segura.
A Kollmorgen tem mais de 100 anos de experiência em Motion, comprovada nos motores, drives, ferramentas de programação, soluções de automação, entre outros, mais confiáveis e de melhor desempenho da indústria. Nossos engenheiros contam com uma experiência inigualável, ajudando projetistas de máquinas e robótica a alcançar suas metas em praticamente toda a indústria dependente de Motion.
Conte com nossas opções de suporte de autoatendimento, como nossas ferramentas de desenvolvimento online, oportunidades de e-learning, base de conhecimento e a comunidade de especialistas na Rede de desenvolvedores da Kollmorgen. E quando você precisar de ajuda individual e personalizada, saiba que você pode entrar em contato conosco a qualquer momento para conversar on-line ou por telefone com engenheiros que conhecem integralmente nossos produtos e as aplicações da sua indústria.
Queremos que você tenha sucesso – nos seus próprios termos.
