Hepsi bir arada: Tüm uygulamalar için bir kablo

Servo tahriklerde tek kablo teknolojisi: On yılı aşkın uygulama deneyimi

Sağlam sinyal aktarımı: Daha ucuz olan bu geri besleme sistemi sayesinde tek kablolu çözümler, yüksek çözünürlüğe sahip vericilere ihtiyaç duymayan uygulamalarda bile oldukça cazip bir alternatiftir. Kollmorgen bu sistemi AKMH serisi yeni paslanmaz çelik motorlar için de sunmaktadır.

Tartışmaların özü aslında biliniyor. Diğer bilim dallarından gelen sorular da öyle. Burada önemli olan şu: Bağımsız tahrik teknolojisi ne zaman faydalı olur? Frekans dönüştürücüleri elektrik panosunda ne zaman bırakmak gerekir? Daha yüksek koruma sınıfına sahip sağlam “outdoor teknolojisinde” üretilmiş daha yüksek yatırımlara kıyasla merkezi çözümlerdeki siperli motor hatları için ödenen fazla giderler ne kadar? Servo motorlar için tek kablolu bağlantı teknolojisi nedeniyle makine ve tesis üretim sektörü bir kere daha benzer sorularla karşı karşıya kalmıştır. Kollmorgen bu seçeneği ilk kez on yıl önce piyasaya sürmüş ve bunu şuanda AKM serisi senkron servo motorları için bir standart halinde sunmaktadır.

Kollmorgen vaktiyle ilk AKM senkron servo motorunu tek kablo teknolojisiyle geliştirdiğinde, bu yenilik bireysel müşteri çözümleri adı altında yapılmaktaydı. Bugün ise bu yakın geliştirme ortaklığını “ortak mühendislik” şeklinde tanımlamak mümkün. Bu tarihe kadar tek kablolu bağlantı hakkında elde edilen deneyimler, şuanda başka üreticiler tarafından da hayata sokulan bu teknolojik trendin tamamen hak ettiği yere gelebilmesi için kullanım şartlarının uygun olması gerektiğini göstermektedir.

Daha hızlı döşeme
Servo motorların artık tek bir kablo ile sürücülere bağlanmasının avantajları, makine yapımındaki tüm değer arttırma zincirinde kullanılmaktadır. Senkron makineden gelen verici sinyalleri fiziksel olarak motor kablosundan aktarıldığından, bir arayüz kullanmaya gerek yoktur. Bir hatta ve iki konektör bağlantısına da gerek olmadığı için bu tasarruf daha da somut bir hal almaktadır. Bunu takiben kurulum süreleri ile kablolar için gereken yer de azalmaktadır. Ancak bu avantajların da bir bedeli var ve bu bedel hatların kendisidir. Ünlü kablo üreticilerinde motor ve verici kablosu standart portföye dahildir. Aynısı konektörler için de geçerli. Yüksek üretim miktarları ve kullanılan teknolojiler birlikte, fiyatların doğal alarak düşmesini sağlamaktadır. Ancak geri besleme ve motor hattı tek bir kılıf içinde bulunacaksa o zaman özel konstrüksiyonlar, empedanslar ve özellikle de özel kaplamalar gereklidir. Dolayısıyla da bu tür çözümlerin artık “piyasada olağan” olduğu söylenemez ve bunlar fiyatlara etki eder. Parasal bakış açılarının ötesinde 50 metreyi aşan hat uzunluklarına kritik gözle bakılmaktadır, çünkü bunlar bu tür sistemlerde hatalara neden olmaktadır.
Ayrıca kablo üreticileri, gittikçe artan entegrasyona da genel olarak tereddütle yaklaşmaktadır. Hatlardan birinde kopma olursa, diğer hatlarda sorun olmadığı halde tüm kablonun değiştirilmesi gerekir.

SFD: Dijital Resolver Interface
Kollmorgen, Total Costs of Ownership veya yaşam döngüsü giderleri çerçevesinde kendi ürünleri için bir çözüm geliştirmiştir ve bu çözüm, motor ile servo sürücü arasındaki ilk metre itibariyle müşterilere tasarruf şeklinde yansımaktadır. Diğer branşlardaki çözümlerle karşılaştırıldığında bu çözüm çok daha uygun çünkü Kollmorgen bu çözümü geliştirmeye başladığı an, masraflı geri besleme sistemleri yerine Resolver’lar kullanmaya devam etmenin bir yolunu bulmuştur. Hem uygun fiyatlı hem de sağlam olan bu teknoloji, yaklaşık on yıl önce geliştirilmiş olan “Smart Feedback Device” sayesinde motor ve sürücüde kullanılan 25 Bit çözünürlüklü dijital geri besleme sistemi haline gelmiştir. Dijital Resolver’in (SFD Interface) temel görevi, analog verici bilgisini dahili ortamda parazitsiz ve tamamen dijital olan bir RS-485 sinyaline dönüştürmektir.
Kollmorgen, analogtan dijitale geçerek motorların otomasyon birliğinde örneğin adreslenebilmesini sağlamaktadır. Ayrıca şirketin kendi SFD’si, tüm önemli motor verilerini elektronik bir tip levhası şeklinde kaydeden bir EEPROM’a sahiptir. Bu donanım, sürücüde otomatik yapılandırmayı ve sürücü içindeki tüm spesifik motor parametrelerini içeren tip levhasının tanınmasını sağlamaktadır. Kullanıcılar uygulamalarda daha kısa işletmeye alma sürelerinden ve genel anlamda çok daha rahat ve hatasız olan bir mühendislikten faydalanmaktadır ki bu normal şartlar altında klasik bir Resolver ile mümkün değildir. Başka bir avantaj daha: Motor içindeki sıcaklık sensörü kontrolü de yine başka bir kablo masrafına gerek olmadan SFD içindeki dijital pozisyon geri beslemesine entegre edilmiştir.

Farklı geri beslemeler, tek bir kablo
Eğer bir uygulama, geri besleme sisteminde daha yüksek çözünürlük gerektiriyorsa, Hiperface DSL Interface’e sahip bir servo motor kullanılır ve bu esnada hat değiştirilmez. Kollmorgen bu tek kablolu servo çözümünü, normal bir kablo tipinin hem dijital Resolver SFD’den hem de dijital Encoder’den gelen sinyalleri aktarabileceği şekilde iyice düşünerek tasarlamıştır. Bu çoklu işlevselliğin avantajı: Her şey için bir kablo, daha az depolama giderleri, malzeme ekonomisinde değişkenlerin azalması ve yüksek hacimler sayesinde uygun fiyatlı satın alma imkanları anlamına gelmektedir.

AKM motorları temel versiyonlarında, iki kutuplu bir içi boş milli Resolver ile ve de AKD servo sürücü ile bağlantılı olarak da yukarıda belirtilen dijital Resolver Interface SFD ile donatılmaktadır. Opsiyon olarak yüksek çözünürlüklü Hiperface/DSL-, BISS-, veya EnDat encoder’ler ile bir Comcoder (akım düzenlemeli artırımlı verici) kullanılabilir. Geri besleme sistemlerinin çok yönlü olması, tek kablolu bağlantı teknolojisine sahip tahrik çözümlerinin bile işlevsel ve dolayısıyla da uygun fiyatla, motorlardan ve servo sürücülerinden
oluşan bir standart yapı kutusundan tasarlanabilmesini sağlamaktadır.

Makine ve tesis üretim sektöründe bu standartlaştırmanın avantajı, parçalar miktarının ve dolayısıyla da stok tutma ve yedek parça depolama masraflarının azalmasıdır. Performans konusuna gelince; AKM serisi sunduğu 28 gövde ve yapı uzunluğu kombinasyonu imkanı ile 0,16 - 180 Nm arasındaki tutma momentlerine sahip geniş bir uygulama kapsamı sunmaktadır. 8.000 U/dk.’a varan devir sayıları, azami hız uygulamalarında bile kullanımı mümkün kılmaktadır. Motorlar, sahip oldukları büyük güç yoğunluğu sayesinde daha küçük kuvvet paketleriyle de kıyaslanabilmektedir.

Sonuç
Tek kablo teknolojisinin en büyük faydası, geniş alanlı ve dağınık tekli akslara sahip, dolayısıyla da uzun kablo mesafeleri gerektiren makinelerde ortaya çıkmaktadır. Uzun mesafeler, bağımsız tahrik teknolojisinin zaten asıl amacıdır; tek fark, servo sürücünün bu durumda doğrudan motorun yanına yerleştirilmesi veya doğrudan motora entegre edilmesidir. Tek kablolu bağlantı teknolojisi şeklindeki bu yeni trend kullanıldığında işlev açısından kritik olan geri besleme sinyalleri aktarılması gerektiğinden, bu kurulum tekniğinde siperleme/kaplama ve kompenzasyon konularının önemi daha da artmaktadır. Dolayısıyla da şuana kadar kullanılan güç kablolarının kullanılması söz konusu değildir. Bundan ziyade empedansları değiştirilmiş
ve özel olarak siperlenmiş kablolar kullanılmaktadır.
Yazar: Yüksek müh. Jörg Peters, ürün yönetim departmanı müdürü Avrupa, Kollmorgen, Ratingen

Resimler: Kollmorgen

  Ask For More Information…