Мехатроника в действии

Мехатроника Festo

Тенденции современного информационного общества, стремительное развитие техники и сплетение различных областей знаний воедино дают мощный толчок для использования системного подхода в разработке средств автоматизации вообще и систем управления движением в частности. Таким системным подходом для Festo является концепция Мехатроники, в рамках которой разработан оптимизированный набор компонентов (пневматических, механических, электрических и электронных), программные средства для расчета и выбора элементов системы перемещения, а также для конфигурирования, настройки и программирования.

Все механические, электрические и электронные интерфейсы стандартизованы, благодаря чему можно гибко подбирать состав системы перемещения под конкретную задачу. Базовые компоненты системы дополнены исчерпывающим набором опций и переходных элементов, что позволяет решать задачи построения мехатронных систем в комплексе.

Простота, удобство и экономичность

Сложность в выборе, настройке и эксплуатации, а также сравнительно высокая стоимость электромеханических приводов ограничивают их применение в простых задачах перемещения небольших объектов. Поскольку спектр данных задач становится все больше и больше, а требования к перемещениям все серьезнее, была разработана концепция OMS (optimized motion series – оптимизированные системы перемещения), основными идеями которой являются простота, удобство и экономичность.

Первым продуктом в рамках данной концепции явился электроцилиндр EPCO – такой же простой в выборе и вводе в эксплуатацию, как и пневмоцилиндр, но со всеми свойствами электромеханики (свободное позиционирование, гибкие траектории движения). Рассмотрим более подробно оптимизированный электроцилиндр EPCO.

Конструкция и комплектация EPCO

Принцип действия и конструкция

Электроцилиндр EPCO представляет собой электромеханический линейный привод со штоком.

Вращательное движение шагового электродвигателя, который является неотъемлемой частью электроцилиндра, преобразуется в линейное с помощью шарико-винтовой передачи (ШВП) и передается через гайку ШВП на шток. Управляя шаговым двигателем, возможно получать свободные линейные перемещения.

Отличительной особенностью данного электроцилиндра является единый конструктив механической части, двигателя и монтажного комплекта (соединительная муфта и корпус). Данное решение дает несколько преимуществ: упрощается выбор – характеристики определены сразу на весь модуль в сборе и нет необходимости просчитывать варианты, упрощается заказ – одна позиция вместо трех, сокращаются линейные размеры и стоимость – уменьшено общее количество деталей и они оптимизированы.

Монтажные размеры, сечение и усилия согласованы со стандартным короткоходовым цилиндром ADN. Это дает возможность в ряде случаев использовать EPCO вместо пневмоцилиндра при минимальной переделке документации.

Компания Festo помимо технических характеристик и удобства использования уделяет также немало внимания и дизайну своих изделий. Единая дизайнерская концепция электроцилиндра EPCO, обилие гладких линий и сбалансированные пропорции позволили новинке в 2012 году заслужить две престижные премии в области дизайна: Red Dot Design Award и IF product design award.

В рамках концепции OMS был также разработан оптимизированный контроллер шагового двигателя CMMO-ST, который образует совместно с EPCO и соответствующим набором кабелей законченную систему перемещения для задач позиционирования. Контроллер CMMO-ST покрывает все типоразмеры актуаторов EPCO. Контроллер двигателя CMMO-ST реализует управление шаговым двигателем с обратной связью – «Servolite». При наличии датчика на двигателе перемещение в заданную позицию гарантировано. Также данный способ управления позволяет повысить динамику и снизить энергопотребление.

Опции

Для осуществления монтажа на установке для электроцилиндра EPCO предусмотрен широкий набор опций. Основной монтажной поверхностью является нижняя поверхность корпуса электроцилиндра, где предусмотрены пазы для закладных гаек. С помощью данных пазов производится и фиксированный, и подвижный монтаж.

Для крепления концевых датчиков предусмотрено два монтажных набора, которые приклеиваются на стенку цилиндра. Если существует необходимость установки концевых датчиков, то EPCO должен быть укомплектован магнитным кольцом (опция).

Подбор и ввод в эксплуатацию

Как подбор типоразмера, так и ввод в эксплуатацию возможно производить двумя способами: простым (данные каталога для подбора и веб-браузер для настройки) и продвинутым (специализированные программные продукты для подбора и настройки).

Простым способом подбора удобно пользоваться для задач позиционного перемещения определенной массы горизонтально или вертикально, когда известны требуемый ход и время цикла. Тогда, пользуясь соответствующими графиками в каталоге EPCO, можно легко и быстро осуществить выбор типоразмера электроцилиндра. Для окончательного подбора комплекта необходимо подобрать соответствующий типоразмеру EPCO комплект кабелей (силовой и энкодерный), требуемые опции для крепежа и включить в комплект контроллер двигателя CMMO-ST.

Настройка и диагностика электроцилиндра с помощью веб-браузера не требует установки специальных программ. После базового электрического монтажа (кабели двигателя и датчика, питание 24В) необходимо подключить контроллер двигателя CMMO-ST через Ethernet-кабель (кабель локальной сети) к компьютеру. Открытие страницы http://192.168.178.1/ в веб-браузере (при подключенном контроллере CMMO-ST по Ethernet) приведет к запуску интерфейса конфигурации. При наличии интернет-соединения возможно скачать файл параметров на конкретный электроцидиндр EPCO соответствующего хода и конфигурации (по полному артикулу).

Если выхода в Интернет нет, то можно пользоваться файлами параметров с диска, который поставляется вместе с CMMO-ST. Далее данный файл загружается в CMMO-ST и происходит финальная настройка позиционирования с соответствующими параметрами скорости и ускорения. В этом режиме можно настроить с помощью прямого ввода или обучения до семи позиций. При такой настройке электроцилиндр EPCO управляется, как пневматический привод: подаем сигнал на один из семи входов (аналогично включению распределителя) для старта перемещения, после завершения перемещения появляется сигнал «цель достигнута» на соответствующем выходе (аналогично срабатыванию датчика на пневмоцилиндре).

Простые способы подбора и настройки позволяют сократить время на проектирование и ввод в эксплуатацию, а также снизить требования к знаниям персонала, т. е. выбирать и настраивать электромеханические приводы становится так же просто, как и пневматические.

Однако для более сложных задач, когда требуется детальный расчет загрузки каждого элемента, или необходимо получить траектории движения, или существует какое-то внешнее усилие и т. д., можно использовать программу Positioning Drives. Данная программа предназначена для расчета характеристик и выбора типоразмеров для всей линейки электромеханических приводов Festo.

Также для реализации более сложных задач и использования более широких возможностей контроллера CMMOST можно использовать программу FCT (Festo Configuration Tool) для настройки и ввода в строй всех электромеханических приводов Festo. С помощью FCT можно произвести более тонкие настройки параметров регулирования, осуществлять позиционирование до 31 точки, снимать диаграммы движения (Trace).

Positioning Drives и FCT требуют установки на компьютере, и для работы с EPCO и CMMO-ST программы должны быть обновлены и соответствующие плагины должны быть установлены.

Технические характеристики

Электроцилиндр EPCO представлен в трех типоразмерах: 16, 25 и 40. Базовые технические характеристики представлены в таблице. Электроцилиндр EPCO имеет степень защиты IP 40. Стандартно EPCO комплектуется двигателем с относительным энкодером, возможно исполнение без энкодера. На все типоразмеры доступна опция стояночного тормоза двигателя. Смазка электроцилиндра произведена на производстве на весь срок службы, дополнительная периодическая смазка не требуется.

Применения

Комплектные электроцилидры EPCO находят свое применение в таких областях как:
Упаковочная промышленность:
• Толкатели, лифты, перемещатели упоров;
Сборка небольших объектов (Light Assembly):
• Соединение и установка деталей;
• Палетизация деталей и лифт для треев;
• Запрессовка и склеивание;
Непромышленные применения:
• Автоматизация торговых автоматов;
• Системы инспекции багажа (в аэропорту);
• Фармацевтическая логистика;
Лабораторииипроизводстволекарств:
• Компактные лабораторные машины;
• Перекладка пробирок и дозирование жидкостей.

Преимущества

Простой выбор типоразмеров с помощью каталога и легкий ввод в эксплуатацию с помощью веб-браузера дают возможность сократить время на проектирование и ввод в эксплуатацию, а также снизить требования к наладчикам, что обеспечивает сокращение совокупных затрат на разработку и запуск изделия.

Электроцилиндры EPCO имеют смазку на весь срок службы, что обеспечивает надежную работу, а также исключает дополнительные регламентные работы, что в свою очередь дает низкие эксплуатационные расходы.

В дизайне электроцилиндра EPCO использованы плавные линии с гладкими поверхностями. Это позволяет осуществлять легкий уход за изделием, а также улучшить внешний вид своих машин и оборудования использованием компонентов в современном дизайне.

Электроцилиндр EPCO – это первый продукт из серии OMS (Optimized Motion Series), который в полной мере отвечает основным ее идеям: простота, удобство и экономично

Материалы Festo