EPOS4: zeker micro!

Robot-, analyse- en handlingsystemen vereisen compacte integratie van een groot aantal energiezuinige compacte aandrijvingen, gecombineerd met zeer dynamische controllers en een netwerkbussysteem. maxon gaat de uitdaging aan.

Vereisten: compacte meerassige systeemconcepten

Voor producten zoals chirurgische robots, analytische instrumenten voor medische apparaten en laboratoriumtechnologie, maar ook multileaf collimatoren voor stralingstechnologie zijn geminiaturiseerde aandrijfsystemen nodig die in een kleine ruimte kunnen worden geïnstalleerd. Een ideaal aandrijfpakket bevat niet alleen elektromotoren, maar ook compacte motorcontrollers die geschikt zijn voor netwerken en direct in het apparaat kunnen worden geïntegreerd, dicht bij de motor en de sensoren.

Focus: geminiaturiseerde motorcontrollers

De belangrijkste eigenschappen van de motorcontrollers zijn een hoge energie-efficiëntie en een hoge vermogensdichtheid om alle componenten ruimtebesparend op te kunnen nemen. Maar de connectoren voor de verschillende sensoren en actuatoren en een snelle businterface zijn ook belangrijk. De EPOS4 Micro-modules bieden een groot gestandaardiseerd functiebereik, toonaangevende besturingsalgoritmen, een compacte voedingseenheid en een CANopen- of EtherCAT-interface. En toch zijn ze niet groter dan een postzegel (vanaf 32 × 22 × 7 mm). Apparaatfabrikanten kunnen de plug-inmodules in hun eigen elektronica integreren voor het vereiste aantal assen. Zo kan een kostengeoptimaliseerd meerassig systeem met ultracompacte afmetingen worden vervaardigd.

Businterface als ruggengraat van het hele systeem

Via de businterface wisselt elke aandrijfeenheid in een snelle cyclus commando’s en toegangsgegevens uit met de hoofdcontroller (zoals een PLC of de maxon MasterMACS). Veelgebruikte veldbussystemen hiervoor zijn CANopen en EtherCAT. De zeer hoge transmissiesnelheden van EtherCAT bieden vooral voordelen voor complexe meerassige toepassingen, maar hebben het nadeel dat extra hardware en de grote, gestandaardiseerde RJ45-connector voor de koppeling van elke as noodzakelijk zijn. De afmetingen van de controller en de busconnector geven soms de doorslag: voor handapparatuur en robotica is EtherCAT ideaal.

Koppeling via externe RJ45. Interne capacitieve koppeling op printplaat voor 3 assen.

Micro, zelfs met EtherCAT

EtherCAT maakt gebruik van inductieve transducers om potentiaalverschillen bij DC-signaalcomponenten af te schermen, interferentie te onderdrukken en de signaalintegriteit te garanderen. Deze componenten en de RJ45-connectoren nemen echter veel ruimte in op de printplaat en verhogen de kosten als ze voor elke controller apart moeten worden geïntegreerd. Indien meerdere EPOS4 Micro-units op dezelfde printplaat worden geïntegreerd, is het ook mogelijk om de EtherCAT-poorten intern door middel van een capacitieve koppeling te verbinden. Dit is een zeer compacte en kostenbesparende oplossing. Dan zijn alleen nog voor de externe EtherCAT-verbinding RJ45-connectoren nodig. Op basis van dit principe biedt maxon een uiterst compacte meerassige besturing met een installatiemaat van 90 × 56 mm (de grootte van een visitekaartje), uitgerust met drie EPOS4 Micro 24/5 EtherCAT-modules.

Micro en gemakkelijk te integreren

De gegevensuitwisseling en commandofuncties van de EPOS4 Micro via CANopen of EtherCAT maken gebruik van het CiA® 402-protocol (Device Profile for Drives and Motion Control). De volgende gestandaardiseerde bedrijfsmodi worden ondersteund: “PPM – Profile Position Mode,” “PVM – Profile Velocity Mode,” “HM – Homing Mode,” “CSP – Cyclic Synchronous Position,” “CSV – Cyclic Synchronous Velocity” en “CST – Cyclic Synchronous Torque.” Als gestandaardiseerde motion-control-slave kan de EPOS4 Micro (zoals alle EPOS4-versies) in de systeembeheertools en motion-bibliotheken van diverse PLC-fabrikanten worden geïntegreerd. Ook zijn toepassingen mogelijk die via de EPOS Command Library van maxon door een pc of Raspberry Pi worden aangestuurd.

Micro, en klaar voor IIoT

De EPOS4 is de onderste informatieleverancier in de IIoT-omgeving (Industrial Internet of Things) van een machine of de aandrijflijn. Via de EPOS4-businterface is het mogelijk om toegang te krijgen tot motorstromen en -koppels, positiewaarden, foutstatussen, temperatuur- en belastingswaarden van de controller en de motor, en externe sensor- en actuatorstatussen. Ook kunnen gegevens cyclisch worden doorgegeven.

Micro, en toch multifunctioneel

Met een stroomregelaarcyclus van 25 kHz en een snelheid/positie-regelcyclus van 2,5 kHz zijn de cycli van de EPOS4 Micro identiek aan die van alle andere versies van de EPOS4-productlijn. Geavanceerde controllerconcepten zoals field oriented control (FOC oftewel vectorcontrole), feed-forward-control, observer-control en ‘dual loop control’ zorgen ervoor dat de EPOS4 Micro maximale motorprestaties en bewegingsprecisie kan leveren. Dankzij de dubbele regelkring met een incrementele encoder op de motoras en een SSI-encoder op de uitgaande as is een nauwkeurige positionering van de last mogelijk, zelfs bij aandrijfsystemen met speling of elastische aandrijfsystemen.

Micro, maar veelzijdig

EPOS4 Micro ondersteunt DC-motoren met en zonder borstels met hall-sensoren, digitale incrementele encoders en SSI absolute encoders. Er zijn in totaal 5 digitale ingangen, 3 digitale uitgangen, 2 analoge ingangen (+/-10 V) en 1 analoge uitgang (+/-4 V) om extra actuatoren en sensoren aan te sluiten en te evalueren.

EPOS Studio: Inregelen van de dubbele regelkring.

Micro, maar krachtig

De EPOS Micro biedt een vermogensdichtheid van meer dan 50 W piekvermogen per geïnstalleerde vierkante cm, zonder extra koeling bij omgevingstemperaturen van -30 tot +45 °C. In de praktijk betekent dit een continu uitgangsvermogen van 120 W en een piekvermogen van 360 W gedurende 10 seconden, waarbij de controller en de voedingseenheid een geïnstalleerd oppervlak van slechts 32 × 22 mm (“EPOS 24/5 Micro CAN”) en een dikte van 7 mm nodig hebben.

Micro, ook bij de inbedrijfstelling

De intuïtieve inbedrijfstellingssoftware EPOS Studio bevat de Startup Wizard (assistent) die de gebruiker door de basisconfiguratie leidt. Hier kunnen automatische alle controllerparameters worden ingeregeld, zelfs bij complexe algoritmen met een dubbele regelkring.

Meer dan alleen producten: maxon als systeempartner

Met het supportportal support.maxongroup.com en de diverse services biedt maxon veel meer dan alleen catalogusproducten. Voor de integratie van de EPOS4 Micro in klantspecifieke printplaten staat maxon ook ter beschikking als ontwikkelings- en productiepartner. maxon is dan niet alleen de productleverancier, maar neemt als ervaren engineeringpartner op het gebied van aandrijftechnologie ook de verantwoordelijkheid voor het gehele systeem op zich. Vroegtijdige informatie-uitwisseling en ideeënvorming in samenwerking met maxon is de eerste stap naar een oplossing die zowel in technisch als in commercieel opzicht optimaal is. 

In een notendop:

Competent en doelgericht: de EPOS4 Micro en de services van maxon staan garant voor succes.