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EPOS4 的確微型!

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在機器人技術、分析和搬運系統中,都必須以最節省空間的方式整合大量的高效能小型驅動模組,並搭配高動態控制器和聯網匯流排系統。maxon 勇於迎接挑戰。

要求條件:精實型多軸系統設計

外科手術機器人、醫療設備和實驗室科技所用的分析儀器,以及放射線技術中的多葉式準直儀等,都需要微型化驅動系統,才得以緊密地封裝在安裝空間內。理想的驅動套件中不僅包含了電動馬達,還包括同樣體積精實且有聯網能力的馬達控制器,以便能夠直接裝在設備中緊靠馬達和感應器的位置。

重點:微型化馬達控制器

馬達控制器的必要特性是高能效和高功率密度,以便能夠節省空間,容納所有元件。各種感應器和執行器的接頭和快速匯流排介面具有相等的重要性。EPOS4 Micro 模組提供廣泛的標準化功能、最先進的控制演算法、緊湊的功率級,以及一個 CANopen 或 EtherCAT 介面,儘管如此,尺寸仍小於一張郵票(從 32 × 22 × 7 mm 起)。設備製造商可以針對所需的軸數將插入式模組整合到自己的電子系統中,藉此實現成本優化的超小尺寸多軸系統。

匯流排介面作為整套系統的中樞

每個驅動單元透過匯流排介面快速地與主控制器(例如 PLC 或 maxon MasterMACS)交換指令和存取資料。此處通常採用 CANopen 和 EtherCAT 作為現場匯流排系統。EtherCAT 具有非常高的傳輸速率,特別適合用於複雜的多軸應用;但其缺點是需要額外的硬體以及相當大的標準 RJ45 連接器來連接每一個軸。控制器和匯流排連接器的尺寸有時會阻礙在手持設備和機器人系統中使用 EtherCAT。

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使用外部 RJ45 連接。3 軸電路板上的內部電容耦合。

EtherCAT 也可以很微小

EtherCAT 利用電感式轉換器根據電位差來屏蔽 DC 信號組件、抑制干擾,確保信號完整。然而,這些組件和 RJ45 連接器在印刷電路板上需要佔用很大的空間;若要為每個驅動控制器另外單獨整合這些組件,將會增加成本。若將多個 EPOS4 Micro 單元整合在同一個電路板上,也可以利用電容耦合在內部連接 EtherCAT 埠作為替代方案。如此可構成一個非常精實且節省成本的解決方案。如此一來,RJ45 連接器便僅需用於外部 EtherCAT 連接。基於這個原理,maxon 提供一款非常精密的小型多軸控制器,安裝尺寸僅 90 × 56 mm(相當於一張名片),配備 3 個 EPOS4 Micro 24/5 EtherCAT 模組。

精微且易於整合

在透過 CANopen 或 EtherCAT 交換資料和發出指令時,EPOS4 Micro 是利用 CiA® 402 協定(驅動和運動控制裝置設定檔)。可支援下列標準化操作模式:「PPM – 位置控制模式」、「PVM – 速度控制模式」、「HM – 歸原點模式」、「CSP – 週期同步位置模式」、「CSV – 週期同步速度模式」和「CST – 週期同步轉矩模式」。作為標準化運動控制從站,EPOS4 Micro(以及所有 EPOS4 型號)可以整合至不同製造商的系統管理工具和 PLC 運動程式庫中。也可以由 PC 或 Raspberry Pi 透過 maxon EPOS Command Library 來對應用發出指令。

「馬達軸上的增量編碼器雙迴路控制和輸出軸上的 SSI 編碼器可精準控制負載位置」

精微且為 IIoT 做好準備

EPOS4 是機器或傳動系統的 IIoT(工業物聯網)環境中最底層的資訊來源。經由 EPOS4 匯流排介面,可以取得馬達電流和轉扭、位置值、故障狀態、控制器與馬達的溫度和負載值,以及外部感應器和執行器狀態,或是可以週期性傳輸資料。

精微但多功能

EPOS4 Micro 的電流控制器循環為 25 kHz,轉速/位置控制循環為 2.5 kHz,與 EPOS4 產品系列的所有其他版本一致。EPOS4 Micro 採用最先進的控制器架構,例如磁場導向控制(FOC)、觀測器控制和雙迴路控制,能夠提供最大馬達性能和運動精確度。馬達軸上的增量編碼器雙迴路控制和輸出軸上的 SSI 編碼器可精準控制負載位置,即使是有齒隙的驅動系統或彈性驅動系統。

精微但多方適用

EPOS4 Micro 可支援有刷 DC 馬達和配備霍爾感應器的無刷 DC 馬達、數位增量編碼器和 SSI 絕對式編碼器。一共有 5 個數位輸出端、3 個數位輸入端、2 個類比輸入端(+/–10 V)和 1 個類比輸出端(+/–4 V),可以用來連接和評估額外的執行器和感應器。

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EPOS Studio:雙迴路控制調諧。

精微但強大

EPOS Micro 的功率密度極高,每平方公分安裝尺寸超過 50 W 尖峰功率,不包含 -30°C~45°C 環境溫度條件之下的額外冷卻。在實踐中,這代表連續輸出功率為 120 W,10 秒鐘尖峰功率 360 W,搭配安裝區尺寸僅 32 × 22 mm(「EPOS 24/5 Micro CAN」)的控制器和功率級,以及厚度僅 7 mm。

精微,試運行時也無例外

直覺化的 EPOS Studio 試運行軟體包含啟動輔助精靈,可引導使用者進行基本設定,並提供所有控制器參數的自動調諧功能,甚至是複雜的雙迴路控制架構。

不僅僅是產品:maxon 更是系統好夥伴

支援服務入口網站  support.maxongroup.com 提供各種服務。maxon 不僅僅只提供目錄產品。若要將 EPOS4 Micro 整合至客戶專有的電路板,maxon 也可協助開發,並作為生產合作夥伴。在這種情況下,maxon 不僅僅只是產品供應商,同時也將以驅動科技領域中的專業工程合作夥伴身份,為整個系統負責。從技術和商業角度來看。在與 maxon 合作的過程中,即早交換資訊和想法,是邁向最佳解決方案的第一步。 

概括而言:

性能強大且專注於目標——EPOS4 Micro 和 maxon 提供成功助力。

Author: Juergen Wagenbach

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