Delta ASD-A2-2023-L — Комплект серводвигателя переменного тока серии ASDA-A2 мощностью 2,0 кВт и привода, 3000 об/мин / 6,37 Н·м, корпус 100 мм

Скорость там, где это важно

Не каждой сервооси мощностью 2 кВт требуется максимальный крутящий момент на низких оборотах. Некоторые приложения требуют чего-то другого — высоких частот цикла, быстрого ускорения, короткого времени стабилизации и компактного двигателя, который поместится там, где корпус 130 мм просто не пройдет. Комплект Delta ASD-A2-2023-L разработан с учетом этих требований. Он сочетает в себе серводвигатель переменного тока с низким моментом инерции и корпусом 100 мм ECMA-C11020RS — номинальной мощностью 3000 об/мин и 6,37 Н·м — с многофункциональным приводом ASD-A2-2023-L и соответствующими кабелями, обеспечивая систему, оптимизированную для высокоскоростных, динамических приложений, а не для большого постоянного крутящего момента.

Корпус размером 100 мм является значительным преимуществом на машинах с ограниченным пространством для монтажа — вращающиеся оси на небольших станках с ЧПУ, шарнирные соединения роботов на компактных системах SCARA и подающие оси на высокоскоростном упаковочном оборудовании, где двигатель должен помещаться между конструктивными элементами, которые помешали бы более крупному корпусу. При весе 6,2 кг без тормоза ECMA-C11020RS также достаточно легок, чтобы его масса не вносила существенного вклада в инерцию шарнирных конструкций.

Что входит в комплект

• 1 × ECMA-C11020RS — серводвигатель переменного тока с низким моментом инерции мощностью 2,0 кВт, корпус 100 мм, 3000 об/мин
• 1 × ASD-A2-2023-L — соответствующий сервопривод ASDA-A2 мощностью 2,0 кВт, вход 220 В, 3 фазы
• 1 × Кабель энкодера — 3 м, от двигателя к порту CN2 привода
• 1 × Кабель питания — 3 м, от двигателя к выходным клеммам U/V/W привода

Двигатель, привод и кабели подобраны и поставляются как проверенная система. Разъем управления CN1 поставляется пользователем и подключается к главному ПЛК или контроллеру движения во время установки.

Технические характеристики двигателя — ECMA-C11020RS

Технические характеристики привода — ASD-A2-2023-L

Низкая инерция, высокая скорость: преимущество серии ECMA-C

ECMA-C11020RS относится к семейству двигателей с низким моментом инерции Delta, и эта классификация напрямую влияет на работу оси в динамических условиях.

Инерция ротора 4,45 × 10⁻⁴ кг·м² значительно ниже, чем у двигателей со средним моментом инерции эквивалентной мощности. Это наиболее важно при ускорении и замедлении — более легкий ротор ускоряется быстрее при заданном крутящем моменте и замедляется быстрее при торможении. Скорость нарастания мощности 90,6 кВт/с количественно определяет эту динамическую способность: это скорость, с которой двигатель может накапливать кинетическую энергию в роторе, а более высокие значения указывают на лучшую реакцию на быстрые изменения скорости. В сочетании с частотой отклика по скорости 1 кГц привода ASDA-A2 и временем стабилизации менее 1 мс, результатом является система, которая быстро достигает заданной позиции и чисто останавливается без длительных колебаний.

Максимальная скорость 5000 об/мин — значительно выше номинальной скорости 3000 об/мин — обеспечивает запас для поглощения перерегулирования при быстром ускорении и позволяет оси работать выше базовой скорости в приложениях, где допустима работа с постоянной мощностью при пониженном крутящем моменте. Для машины, работающей непрерывно на скорости 3000 об/мин с кратковременными переходами до 4500 об/мин во время перерегулирования скорости, этот запас является разницей между чистым отслеживанием профиля и ошибкой превышения скорости.

Номинальная скорость 3000 об/мин также означает, что этот двигатель производит свой полный 6,37 Н·м при более высокой линейной скорости, чем двигатели эквивалентной мощности, работающие на скорости 2000 об/мин. На машине, использующей шарико-винтовую передачу с шагом 5 мм, 3000 об/мин соответствуют линейному перемещению 250 мм/с — достаточно быстро для большинства применений подачи и позиционирования без необходимости редуктора.

20-битный энкодер: 1 280 000 отсчетов на оборот в стандартной комплектации

Каждый двигатель серии ECMA-C поставляется с 20-битным инкрементальным энкодером — 1 280 000 импульсов на оборот двигателя — не в качестве дополнительной опции, а в стандартной конфигурации для всего семейства двигателей ASDA-A2.

Последствия такого разрешения проявляются по-разному на разных концах диапазона скоростей. На высоких скоростях высокая плотность импульсов энкодера означает, что контур обратной связи по скорости привода получает очень точный сигнал скорости, обеспечивая плавное вращение двигателя без пульсаций крутящего момента. На низких скоростях — где любой более грубый энкодер создавал бы шум квантования скорости, вызывающий рывки и колебания двигателя — 20-битный энкодер обеспечивает достаточную разрешающую способность для стабильного, плавного вращения даже на очень низких скоростях.

Для приложений позиционирования на машинах с шарико-винтовыми передачами с шагом 5 мм, 1 280 000 отсчетов энкодера на оборот, разделенных на шаг 5 мм, дают теоретическое разрешение команды 3,9 нанометра. На практике механическая податливость ограничивает достижимую точность задолго до того, как энкодер станет ограничением — что именно является правильным приоритетом проектирования. Система обратной связи никогда не является ограничивающим фактором.

Привод ASDA-A2: платформа, а не просто привод

ASD-A2-2023-L — это стандартный привод платформы ASDA-A2. Понимание того, что включает в себя эта платформа, объясняет, почему многие производители машин выбирают серию A2 даже для приложений, которые изначально не требуют полного набора ее функций.

Режим регистра позиции (PR) сохраняет до 64 профилей движения внутри привода — целевые позиции, скорости перемещения, рампы ускорения, время выдержки и триггеры перехода. Полная последовательность индексации по нескольким позициям может выполняться из внутренней программы привода в ответ на простые триггеры цифрового ввода, без необходимости ПЛК выдавать команды позиции. Для машин, выполняющих фиксированный набор перемещений, режим PR полностью переносит последовательность движения на привод. Программное обеспечение ASDA-Soft позволяет графически программировать эти профили, а профили движения могут быть изменены мгновенно во время работы.

Электронный кулачок (E-CAM) синхронизирует двигатель привода с внешним ведущим энкодером, используя определяемую пользователем таблицу кулачков с до 720 точек данных. Привод непрерывно считывает положение ведущего энкодера и перемещает двигатель в соответствующее положение ведомого согласно таблице кулачков — обеспечивая синхронизированное движение, которое следует нелинейным зависимостям между ведущим и ведомым без высокоскоростного контроллера движения во внешнем ПЛК. Летучая гильотина, вращающаяся резка и синхронная передача от конвейера к манипулятору являются каноническими приложениями E-CAM, но любое движение, требующее следования одной оси за другой в определенном, но нелинейном соотношении, выигрывает от этой возможности.

Автоматический фильтр вырезания нацелен на механические резонансы — частоты структурных вибраций, вызывающие нестабильность оси при увеличении коэффициента усиления сервоконтура. Привод определяет резонансную частоту, анализируя реакцию двигателя во время нормальной работы, и автоматически помещает фильтр вырезания на этой частоте в путь команды крутящего момента, подавляя резонанс без ручной работы с осциллографом. Два независимых фильтра подавления вибрации устраняют низкочастотные колебания на рабочем конце машины — тот тип остаточных вибраций, который вызывает задержку стабилизации после быстрого перемещения.

Функции захвата и сравнения обеспечивают высокоскоростной импульсный ввод-вывод для приложений, требующих захвата позиции по событию или запуска вывода в определенной позиции. Это необходимо для оборудования, которое должно маркировать, резать, сверлить или дозировать в местах, привязанных к позиции на движущемся рабочем элементе — аппликаторы этикеток, летучие сверлильные головки и устройства вывода, синхронизированные по позиции.

Управление порталом координирует две механически связанные оси — распространенная конфигурация на широкоформатных фрезерных станках с ЧПУ, мостовых обрабатывающих центрах и широкоформатных плоттерах, где один луч приводится в движение двумя двигателями, по одному с каждого конца. Функция портала в реальном времени компенсирует расхождение позиций между двумя осями, предотвращая перекос луча при асимметричной нагрузке.

Связь: четыре пути к приводу

ASD-A2-2023-L обеспечивает интеграцию на различных сетевых уровнях через свои четыре интерфейса связи.

RS-232 — это прямое подключение к ПК для ввода в эксплуатацию и работы с параметрами с использованием программного обеспечения Delta ASDA-Soft. Программное обеспечение предоставляет полный редактор параметров, мониторинг в реальном времени осциллографа сигналов позиции, скорости и крутящего момента, возможность работы в режиме JOG и функцию обучения для захвата позиций при ручном перемещении двигателя.

RS-485 обеспечивает многоточечную сеть — несколько приводов ASD-A2, совместно использующих одну шину RS-485, подключенную к главному ПЛК или HMI. Каждый привод имеет назначенный адрес станции. Для многоосевых панелей с четырьмя или более сервоосями проводка шины RS-485 значительно сокращает количество кабелей по сравнению с индивидуальными последовательными линиями.

CANopen реализует стандарт профиля движения CiA 402, делая привод совместимым с любым мастером CiA 402 в качестве подчиненного устройства CANopen. Режимы работы с позицией, скоростью и крутящим моментом доступны через стандартизированные объекты CANopen. Производители машин, чьи платформы ПЛК поддерживают CANopen Motion — Beckhoff, Kollmorgen, B&R и другие — могут интегрировать ASD-A2 в свою существующую архитектуру управления без пользовательского программирования связи.

USB обеспечивает прямое подключение к ПК без адаптера RS-232/485, используя то же программное обеспечение ASDA-Soft. Для первоначальной настройки на рабочем месте USB является наиболее удобным соединением.

Герметичность и защита: IP65 для двигателя

ECMA-C11020RS имеет рейтинг IP65 — полностью пыленепроницаемый (IP6X) и защищенный от прямых струй воды с любого направления (IPX5). Маслосъемное уплотнение, установленное на выходе вала, распространяет эту защиту на критический зазор между вращающимся валом и корпусом двигателя, блокируя попадание охлаждающей жидкости, аэрозоля смазочного масла и частиц в подшипниковый узел.

Для двигателя размером 100 мм, установленного внутри станка или упаковочной системы, IP65 является базовой защитой, необходимой для обеспечения разумного срока службы. Без герметичных подшипников и маслосъемного уплотнения загрязнение охлаждающей жидкостью в среде ЧПУ — это вопрос времени, а не возможности. ECMA-C11020RS решает эту проблему с помощью маслосъемного уплотнения, входящего в стандартную комплектацию суффикса RS — это не заказная опция.

22-мм шпоночный вал с резьбовыми отверстиями обеспечивает надежное зацепление при любом направлении крутящего момента и предотвращает осевое смещение вала. На реверсивных осях, которые многократно меняют направление в минуту, стопорный винт, опирающийся на торец вала, является надежным способом удержания муфты на месте, не полагаясь только на посадку с натягом.

Где обычно используется этот комплект

Номинальная скорость 3000 об/мин и компактный корпус 100 мм делают комплект ASD-A2-2023-L естественным выбором для:

Станки с ЧПУ и гравировальные станки — подающие оси на небольших вертикальных обрабатывающих центрах, приводы столов для фрезерования и системы лазерной резки, где двигатель должен помещаться в конструктивные размеры машины, обеспечивая при этом стабильную динамическую реакцию по всему диапазону перемещения.

Высокоскоростное упаковочное оборудование — индексаторы коробок, приводы линий формования, наполнения и запайки, а также механизмы транспортировки продукции, где скорость цикла является основным показателем производительности, а двигатель должен чисто завершить свое позиционное перемещение в сжатое временное окно.

Робототехника и системы обработки — приводы шарниров роботов SCARA, оси портальных роботов и приводы манипуляторов для захвата и размещения, где размер корпуса 100 мм позволяет интегрировать двигатель в конструкцию робота, а не устанавливать его снаружи.

Сборка полупроводников и электроники — установщики кристаллов, системы монтажа чипов и оборудование для размещения печатных плат, которым требуется быстрое, точное, повторяемое позиционирование легких инструментов.

Печать и переработка — оси контроля регистрации, приводы подачи полотна и оси позиционирования перемоточных станков, где сочетание скорости и возможности синхронизации E-CAM снижает зависимость от сложного внешнего управления движением.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какова конкретная модель двигателя, которая сочетается с ASD-A2-2023-L в этом комплекте 3000 об/мин / 6,37 Н·м, и отличается ли он от варианта 2000 об/мин / 9,55 Н·м?

Двигатель в этом комплекте 3000 об/мин — это ECMA-C11020RS — двигатель мощностью 2,0 кВт с корпусом 100 мм и низким моментом инерции. Это принципиально другой двигатель, чем ECMA-E11320RS, используемый в комплекте 2000 об/мин / 9,55 Н·м. Оба двигателя имеют одинаковую номинальную мощность (2,0 кВт), но различаются размером корпуса (100 мм против 130 мм), классом инерции (низкая против средне-высокой), номинальной скоростью (3000 об/мин против 2000 об/мин) и номинальным крутящим моментом (6,37 Н·м против 9,55 Н·м). Связь между крутящим моментом и скоростью определяется основным уравнением мощности: мощность равна крутящему моменту, умноженному на угловую скорость. Оба двигателя производят 2 кВт, но двигатель 3000 об/мин достигает этой мощности за счет более высокой скорости и меньшего крутящего момента, в то время как двигатель 2000 об/мин использует более низкую скорость и больший крутящий момент. Выбор между ними зависит от передаточного числа механической трансмиссии, характеристик нагрузки и ограничений физической установки конкретной оси машины.

В2: Модель привода — ASD-A2-2023-L. Что означают различные суффиксные буквы на приводах ASD-A2-2023, и влияет ли суффикс на то, какой двигатель может быть сопряжен с приводом?

Числовая часть модели привода — 2023 — указывает класс номинальной мощности привода (200 = 2,0 кВт) и класс напряжения (3 = 3-фазный 220 В). Буквенный суффикс указывает на вариант связи:

• -L — Стандартный вариант с RS-232 / RS-485 / USB (этот комплект)
• -M — Добавляет высокоскоростную сетевую связь DMCNET
• -E — Интерфейс связи EtherCAT
• -F — Полнофункциональный вариант с EtherCAT и полной поддержкой замкнутого контура через CN5

Суффикс не изменяет электрические характеристики привода, номинальный ток или список совместимых двигателей. Все варианты ASD-A2-2023 сочетаются с теми же двигателями серии ECMA мощностью 2,0 кВт 220 В, включая ECMA-C11020RS. Выбор суффикса определяется тем, какой протокол связи использует главный контроллер машины. Для машин, управляемых ПЛК с RS-485 или стандартным мастером CANopen, вариант -L полностью функционален. Если контроллер движения машины обменивается данными через EtherCAT, требуется вариант -E.

В3: Какие дополнительные компоненты необходимы, помимо комплекта, для полной работоспособности сервооси?

Комплект поставляет двигатель, привод и соединительные кабели. Полная установка в шкафу дополнительно требует трехфазного источника питания 200–230 В переменного тока с соответствующим автоматическим выключателем (в руководстве ASDA-A2 указан автоматический выключатель на 20 А для модели 2,0 кВт), источника питания 24 В постоянного тока для управления для цепи управления привода и жгута проводов CN1, соединяющего входы/выходы главного ПЛК с цифровыми входами и выходами привода. Для осей с высокой инерционной нагрузкой или частым быстрым замедлением резистор рекуперативного торможения, подключенный к клеммам B1/B2 привода, поглощает энергию, возвращаемую на шину постоянного тока во время торможения двигателя. Привод имеет внутренний резистор рекуперации, но приложения с высокой инерционной нагрузкой или коротким временем замедления могут превысить его мощность — это следует оценивать по рабочему циклу при проектировании системы. Также рекомендуется фильтр помех на входном питании для соответствия требованиям ЭМС в установках, где кондуктивные излучения могут повлиять на другое оборудование в той же сети.

В4: Двигатель в комплекте не имеет тормоза удержания. Какие приложения требуют варианта с тормозом, и какую модель двигателя следует указать вместо этого?

Стандартный ECMA-C11020RS — это вариант без тормоза, с маслосъемным уплотнением и шпоночным пазом, обозначенный суффиксом RS. Тормоз удержания требуется на любой оси, где сила тяжести может вызвать движение нагрузки при отключении сервопривода — вертикальные оси Z на обрабатывающих центрах, приподнятые портальные балки и любой механизм, удерживаемый в поднятом положении во время обычных пауз в работе. Тормоз удерживает вал двигателя неподвижным при снятии напряжения 24 В постоянного тока (конструкция тормоза с отключением питания), предотвращая неконтролируемое падение оси при экстренной остановке или потере питания. Эквивалент ECMA-C11020RS с тормозом сохраняет тот же размер корпуса, диаметр вала, электрическую обмотку и характеристики энкодера, но добавляет примерно 0,5 кг к весу двигателя и увеличивает инерцию ротора до 4,95 × 10⁻⁴ кг·м². Важно отметить, что тормоз удержания предназначен только для удержания неподвижного вала — это не рабочий тормоз, и его нельзя использовать для замедления вращающегося двигателя, так как это приведет к быстрому износу тормозных накладок и преждевременному выходу из строя.

В5: Как работает режим регистра позиции (PR) ASD-A2-2023-L, и практичен ли он для машины без высококлассного контроллера движения?

Режим PR сохраняет до 64 профилей движения непосредственно во внутренней памяти привода. Каждый профиль определяет целевую позицию, скорость перемещения, время ускорения, время замедления, время выдержки и условие запуска для следующего перемещения. Простой ПЛК — даже без специальных инструкций по управлению движением — может запустить полную последовательность позиционирования, переключая один цифровой выход, подключенный к входу CN1 привода. Привод автономно выполняет полный профиль: ускоряется, перемещается к позиции, замедляется, стабилизируется и сигнализирует о завершении обратно ПЛК через цифровой выход. Программное обеспечение ASDA-Soft позволяет графически программировать профили на ПК, а затем загружать их в привод и сохранять на постоянной основе. Для машин, которые повторяют определенный набор перемещений — вращающийся поворотный стол, проходящий через фиксированные станции, ось подачи материала, перемещающаяся на фиксированные расстояния, или многоступенчатый механизм вставки — режим PR является абсолютно практичным в качестве основной архитектуры управления движением, при этом ПЛК управляет логикой рабочего процесса (наличие детали, завершение цикла, обработка неисправностей), а не выдает команды позиции в реальном времени.

Комплект Delta ASD-A2-2023-L сочетает серводвигатель с низким моментом инерции ECMA-C11020RS размером 100 мм с приводом ASDA-A2 мощностью 2,0 кВт и соответствующими кабелями длиной 3 м. Номинальные значения крутящего момента являются допустимыми непрерывными значениями при температуре окружающей среды 0–40 °C с соответствующим охлаждением согласно руководству по установке Delta. Всегда соблюдайте время разряда шины постоянного тока (минимум 10 минут после отключения питания) перед работой с проводкой или разъемами привода.