Rexroth IndraDrive Mi – napędy dla zastosowań seryjnych

Po zakończonej sukcesem fazie wdrażania powstała najnowsza innowacja Rexroth w dziedzinie napędów – teraz już w produkcji seryjnej.
Po tym, gdy Rexroth mógł świętować swoje pierwsze sukcesy z napędem IndraDrive Mi podczas imprezy SPS/IPC/Drives 2005, zostały już zebrane gwarantowane doświadczenia rynkowe i doświadczenia z zastosowań. W czasie fazy wdrożeniowej na całym świecie ponad dwudziestu renomowanych producentów maszyn z różnych branż postawiło na innowacyjną koncepcję napędu – od maszyn pakujących aż po maszyny do obróbki drewna. Dla rozpoczętej w roku 2007 produkcji seryjnej w firmie Rexroth oczekuje się ilości wyrażanej czteroma cyframi oraz wielu dalszych zastosowań.
Producenci maszyn są konfrontowani nie tylko z coraz to nowymi wymaganiami w zakresie modularności; ich klienci żądają jednocześnie większej opłacalności w nowych koncepcjach maszyn. To, co na początku brzmi tylko jako pole zainteresowania, przeradza się, przy zastosowaniu innowacyjnych, zdecentralizowanych serwonapędów Rexroth IndraDrive Mi, w logiczny łańcuch działań. Kompaktowy serwonapęd IndraDrive Mi daje, w porównaniu z silnikami konwencjonalnymi z szafą sterowania elektronicznego, tę samą moc i ten sam zakres funkcji, tylko przy objętości konstrukcyjnej mniejszej o 50 procent. W konwencjonalnych systemach napędowych urządzenia regulacyjne napędu są montowane centralnie w szafie sterowniczej opcjonalnie jako kompaktowa przetwornica częstotliwości lub urządzenia modularne w kombinacji zasilacz-falownik. Natomiast w napędzie IndraDrive Mi falownik wraz z elektronicznymi układami sterowania są wbudowane w serwomotorze. Na końcu pozostaje pomniejszona szafa sterownicza zawierająca tylko jeden zasilacz wraz ze skrzynką przyłączeniową – ale pomówmy o tym po kolei.
Najpierw rzut oka na szafę sterowniczą. Jako zasilacz dla urządzenia IndraDrive Mi w rachubę wchodzą opcjonalnie przetwornica częstotliwości jak IndraDrive C lub modularny zasilacz bez zwrotu lub ze zwrotem energii do sieci szeregu IndraDrive M. I tu już uwydatnia się siła systemu: z uwagi na to, iż IndraDrive Mi może być bezproblemowo kombinowany z modularnymi lub kompaktowymi napędami IndraDrive, nie wymaga on dodatkowego zasilacza. Wystarcza dostateczna moc pośredniego obwodu napięciowego innych urządzeń. Opisana kombinacja może, dzięki odpowiedniemu doborowi wielkości wspólnego zasilacza, dać oszczędne pod względem miejsca, optymalne pod względem kosztów i mimo to elastyczne rozwiązanie, przy którym szafa sterownicza „kurczy się” prawie o siedemdziesiąt procent
Gdy 20 korzysta z jednej linii
W celu przyłączenia IndraDrive Mi za pomocą przewodu hybrydowego, w szafie sterowniczej montuje się wymienioną już skrzynkę przyłączeniową i łączy ją bez trudu z zespołem IndraDrive. Z obwodem pośrednim zasilacza jest połączone centralne urządzenie przyłączeniowe dla doprowadzenia mocy oraz sterujący układ komunikacyjny dla wszystkich przyłączonych napędów IndraDrive Mi. Na jednej linii może „wisieć“ do 20 napędów - co jest najlepszą marką zdecentralizowanych serwonapędów. Przemyślana koncepcja systemu Rexroth staje się przy tym jasna: gdy koncepcje innych oferentów podwyższają koszty i nakłady na projektowanie, w systemie Rexroth wystarcza sekwencyjne okablowanie poszczególnych napędów IndraDrive Mi.
Skrzynka przyłączeniowa przejmuje przetworzenie komunikacji prowadzenia SERCOS przez światłowody na komunikację SERCOS przez miedź (RS422). Ponadto zapewnia ona zabezpieczenie maksymalnego prądu kabla, który jest niezbędny zwłaszcza przy pracy mieszanej napędów modularnych i kompaktowych. Jest ona wyposażona w przyłącza do komunikacji z zasilaczem oraz diody LED do wskazywania najważniejszych sygnałów stanu pracy przyłączonych napędów IndraDrive Mi. Ze skrzynki przyłączeniowej obwód pośredni napięcia stałego i komunikacja SERCOS udają się w podróż na wspólnym kablu hybrydowym, który do ostatniego przyłączonego napędu IndraDrive Mi może mieć długość do 100 m.
Wszystkie funkcje napędów IndraDrive
Na pierwszym napędzie IndraDrive Mi szeregu kabel hybrydowy może być wtykany wraz ze złączem mającym wyjście w kierunku osi lub silnika. W samym urządzeniu następuje rozgałęzienie komunikacji SERCOS i zasilania energetycznego do części sterującej i części energetycznej napędu IndraDrive Mi. Obydwie części są wbudowane kompaktowo we wspólnej obudowie serwomotoru IndraDyn S i wykorzystują powierzchnię osłonową silnika jako korpus chłodzący.

Mimo niepospolitej kompaktowości, IndraDrive Mi ma wszystkie właściwości i funkcje jego „wielkiego brata” napędu IndraDrive. IndraDrive Mi dysponuje pełnym zakresem funkcjonalności rodziny IndraDrive, od elektronicznej tarczy krzywkowej aż do biblioteki PLCopen. Ma on standardowo cztery cyfrowe wejścia/wyjścia przez złącza wtykane M12, z których dwa mogą być wykorzystywane jako szybkie wejścia pomiarowe. Dla celów diagnozy i rozruchu wstępnego do dyspozycji stoi interfejs szeregowy. Karta multimedialna umożliwia aktualizację oprogramowania sprzętowego lub wymianę urządzenia bez komputera PC. Układ sterowania dla opcjonalnego hamulca zatrzymującego jest już wbudowany w urządzeniu. Za pomocą wielobarwnej diody LED można sygnalizować w sposób zdecentralizowany najważniejsze stany pracy. Różnorodność funkcji uzupełnia system Motion Logic zgodnie z IEC 61131-3, wbudowany do napędu.
Dane eksploatacyjne napędu IndraDrive Mi są przekonywujące: przy wykorzystaniu czterech wielkości konstrukcyjnych (41, 61, 71, 76) i przy momencie rozruchowym początkowym od 2,2 do 10,5 Nm, przy maksymalnych momentach obrotowych od 9,4 do 35 Nm oraz z opcjonalnym wyposażeniem w czujnik pomiarowy typu Hiperface® Single lub Multiturn, może on być użyty w większości zastosowań typu serwo.
Tylko jeden kabel
Z drugiego hybrydowego przyłącza wtykowego droga wiedzie dalej przez kabel hybrydowy aż do ostatniego z 20 możliwych napędów IndraDrive Mi przyłączonych do jednej linii. Elastyczność systemu umożliwia przy tym modularną budowę maszyn: przez proste wetknięcie złącza wtykowego kabla hybrydowego można w każdej chwili dołączyć do linii osie IndraDrive Mi, w zależności od tego, który moduł maszyny jest niezbędny do zastosowania automatycznego. Na ostatnim napędzie Mi w linii, do swobodnego przyłącza
hybrydowego wtyka się wtyk końcowy, przy czym sprawdzona struktura pierścieniowa SERCOS zostaje zachowana. Z ostatniego napędu Mi sygnał komunikacyjny powraca przez ten sam kabel hybrydowy i wszystkie poprzedzające napędy IndraDrive Mi do skrzynki przyłączeniowej. Dzięki konsekwentnemu ograniczeniu do jednego kabla można zredukować koszty projektowania, kabli (kanałów) i instalacji prawie o 85 procent na maszynę.
Ciąg dalszy nastąpi
Przy użyciu napędów IndraDrive Mi już w pierwszych zastosowaniach prototypowych udało się uzyskać oszczędności na wyposażeniu elektrycznym dochodzące do 25 procent na maszynę. Fakt, iż inni oferenci pracują również nad podobnymi rozwiązaniami, Bosch Rexroth uważa za potwierdzenie tego, że innowacja ta już zdołała przekonać rynek.
Jednocześnie z rozpoczęciem produkcji seryjnej napędów IndraDrive Mi wprowadzany jest jego wariant do zainstalowania przy innych silnikach. Także i on jest montowany w sposób zdecentralizowany w maszynie i przyłączany po prostu przez wetknięcie wtyku do linii kabla hybrydowego. Silnik jednak nie jest montowany bezpośrednio pod układem elektronicznym, lecz w sposób przestrzennie oddzielony i jest on przyłączany za pomocą kabla energetycznego i czujnikowego. W ten sposób można do filozofii IndraDrive Mi włączać nie tylko silniki innych producentów, lecz również wielkości konstrukcyjne silników, dla których bezpośrednie wbudowanie nie wchodzi w rachubę ze względów cieplnych lub braku miejsca. Również dla pomieszczeń maszynowych, dla których nawet kompaktowe napędy Mi są za wielkie, stanowi to idealne rozwiązanie.
To, że firma Bosch Rexroth nie powiedziała jeszcze ostatniego słowa na temat zdecentralizowanych serwonapędów, jest oczywiste – ciąg dalszy nastąpi.