3. Ultract TW - Phase Motion Control

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Il Servomotore integrato della serie TW è disponibile in tre taglie diverse TW3 - TW5 e l’ultimo nato TW7 con raffred. a liquido forzato. Tutti i servomotori TW nascono per avere di serie le seguenti caratteristiche: alta densità di coppia, interfaccia Canopen (Ethercat opzionale) ed encoder assoluto multigiri integrato.

Alimentazione universale 310-550 Vdc
Coppia TW3 = 2.5Nm - 9 Nm max; velocità 5000 rpm max
Coppia TW5 = 2.5/4.5Nm - 9Nm max velocità 3000 rpm max
Coppia TW7 = 33/54/76Nm - 118Nm max velocità 4000 rpm max
Sistemi multiassi
Azionamenti in presa diretta
Encoder assoluto monogiro (ECI1319) e multigiro (EQI1331) integrato, risoluzione di 4096 giri + 19 bit/giro, precisione 1 arcmin
Eliminazione del ciclo di azzeramento macchina
Compatibile CanOpen DS301, DSP402v2.0
Doppio isolamento
Filtro RFI integrato, classe B
Protezione IP 67

Motori integrati TorqueWire

La cibernetica modulare

La nuova serie di servomotori integrati TorqueWire definisce una nuova architettura modulare, semplice ed efficiente, che consente la realizzazione di sistemi multasse coordinati con sorprendente semplicità progettuale e costruttiva.

I motori TorqueWire integrano in una struttura robusta, adatta all’ambiente industriale, e con protezione IP 67, un nuovo tipo di servomotore con una coppia specifica insolitamente elevata, un servocontrollo ad alte prestazioni a DSP, e un sistema di misura assoluto multigiri di alta precisione.

Tutti I motori TorqueWire vengono controllati su bus CanOpen multi-drop. Inoltre l’alimentazione di potenza e’ anch’essa da bus DC, cosi’ che con una sola connessione di potenza ed una di segnale si possono gestire e controllare sistemi multasse complessi; l’energia rigenerata dai motori in frenata viene utilizzata dagli altri motori sulla rete.

Tutto il sistema TorqueWire si basa su una progettazione avanzata ed integrata di motore e elettronica, finalizzato al raggiungimento delle massime prestazioni di controllo.

I motori utilizzano un nuovo circuito magnetico ed una nuova tecnica costruttiva (pat. pend.) che consentono di realizzare una macchina di dimensioni pari a circa il 60% di quelle di un servomotore standard, a pari prestazioni. Questo vantaggio dimensionale e’ utilizzato in parte per ridurre la temperatura operativa, e in parte per assegnare spazio all’elettronica, così che i motori TorqueWire sono tutti di dimensioni pari o inferiori a quelle dei corrispondenti servomotori commerciali, ma con l’aggiunta dell’intero azionamento integrato.

Il servocontrollo a DSP integrato nei motori e’ particolarmente compatto, utilizza la tecnologia Phase che non prevede l’uso di condensatori elettrolitici, e non integra componenti soggetti a degrado termico o vibrazioni. Il sistema e’ infatti garantito fino a 200 Hz, 5g. La parte magnetica e’ realizzata in tecnologia planare su PCB multistrato. Il drive e’ protetto da conformal coating e sigillato. Tutta l’interconnessione avviene via connettori industriali circolari IP 68.

La temperatura della parte azionamento, il parametro più critico in un sistema integrato, e’ minimizzata da una attenta progettazione termica. La parte drive e’ isolata da quella motore da uno spaziatore in ULTEM, tecnopolimero ad alte prestazioni meccaniche ma di bassa conducibilta’, la cui trasparenza e’ anche utilizzata per diagnostica. La temperatura all’interno della sezione azionamento e’ minimizzata dall’efficienza dello stesso,e misurata da un sistema di sonde assieme a quella del modulo di potenza e del DSP. Questi dati sono disponibili sul bus al fine di ottimizzare i cicli e verificare la stabilita’ delle applicazioni. Da notare che tanto le perdite di commutazione quanto il disturbo elettromagnetico sono minimizzati grazie alla bassa capacità parassita della connessione azionamento-motore.

Dal punto di vista del servocontrollo, tutti i servosistemi trovano un limite intrinseco nel rapporto segnale/rumore del sensore di posizione. Nel sistema TorqueWire, drive e sensore sono contigui, così che il segnale del sensore non raccoglie disturbi lungo l’interconnessione consentendo intrinsecamente le migliori prestazioni possibili in anello chiuso.

L’implementazione del protocollo CanOpen e’ in piena conformità allo standard DS 301 e al device profile driver DSP 402v2.0. I motori TorqueWire possono essere controllati in posizione, velocità o coppia; tutti i cicli di reazione sono aggiornati ogni 250 us.

Per il funzionamento interpolato e multassi, il profilo di spazio, spezzettato in una serie di punti per asse, viene inviato sul bus CanOpen con le opportune sincronizzazioni. I sistemi TW interpolano i punti ricevuti con una polinomiale di secondo ordine, e ricostruiscono quindi un profilo continuo che viene utilizzato come riferimento di posizione, Il massimo throughput del bus e’ di 500 punti/secondo, che per il teorema del campionamento corrisponde ad un profilo di movimento con componenti fino a 250 Hz, il che e’ di molte volte superiore alla massima banda passante meccanica generalmente raggiungibile. Il sistema possiede anche un I/O hardware separato, programmabile, che scavalca il software di controllo, specificamente destinato al il ciclo di emergenza e sicurezza.

La semplicità dell’interconnessione, optoisolata e limitata due fili, e l’assenza di cablaggi complessi tra motore, sensore, drive e controllo numerico o PLC, conferiscono al sistema TorqueWire un’affidabilità’ e una semplicità di applicazione difficilmente eguagliabili dalle architetture tradizionali, tanto più quanto più numerosi sono gli assi da controllare. Tutti i motori possono essere programmati e monitorati su rete tramite il software CAN Cockpit Windows Interface (fornito di serie con tutti i motori TW).

Tutti i motori TorqueWire immagazzinano i parametri e lo storico degli allarmi in una memoria non volatile.

TW MOTORS / Size 3

Reference data (winding independent)	Symbol	302.50.4	Units
Nominal Torque, S1, low speed, free air 1)	Tnc	2,36	Nmrms
Nominal Torque, S1, low speed, flanged 2)	Tnw	2,50	Nmrms
Peak Torque, S6 10% 1)	Tpk	6,00	Nmrms
Maximum speed	Pn	800	rad/s

Physical data (winding independent)	Symbol	302.50.4	Units
Rotor inertia	Jm	0,094	mkgm²
Acceleration at peak torque	Apk	67000	rad/s²
Mass	Msta	2,8	Kg
Insulation		Class H-F
IP Protection		IP67

Thermal data (winding independent)	Symbol	302.50.4	Units
Thermal time constant, free air 1)	Tc	400	sec
Thermal time constant, flanged 2)	Tw	145	sec
Motor loss at Tnc	LOc	62	W
Motor loss at Tnw	Low	72	W
Threshold of built-in PTC	PTCt	110	°C

Electrical data (winding dependent)	Symbol	302.50.4	Units
Power supply (typical)	Vn	540	Vdc
Rated speed, flanged 3)	Wn	500	rad/s
Peak current T=Tpk	Ipk	5,50	Arms
Nominal current at T=Tn	In	2,0	Arms
Rated power, flanged, speed 3)	Pnw	0,60	kW
Torque constant	Kt	1,09	Nmamp-1

Brake Data (optional)	Symbol	302.50.4	Units
Supply voltage	Un	24	V
Power consumption	P20	13	W
Stall braking torque	Tbk	7,00	Nm
Additional Inertia	JBk	0,041	mkgm²

1) Motor in free still air (worst case), ambient 40 °C, copper 130 °C, frame 105 °C.
2) Motor mounted on steel flange, temperature flange <= 60°C.
3) Speed achievable only for flanged motor.

TW MOTORS / Size 7

Reference data (winding independent)	Symbol	720C.40.3	730C.30.3	740C.20.3	Units
Nominal Torque, S1, low speed, water cooled H20	Tnc	36,3	55,4	80,5	Nmrms
Peak torque, S6 10% 1)	Tpk	57,3	73,9	10,5	Nmrms

Physical data (winding independent)	Symbol	720C.40.3	730C.30.3	740C.20.3	Units
Rotor inertia	Jm	1,29 · 10ˉ³	1,85 · 10ˉ³	2,41 · 10ˉ³	kgm²
Acceleration at peak torque	Apk	50,7 · 10³	53,0 · 10³	54,2 · 10³	rad/s²
Mass	Msta	13	18	23	Kg
Insulation		Class H	Class H	Class H
IP protection		IP67	IP67	IP67

Thermal data (winding independent)	Symbol	720C.40.3	730C.30.3	740C.20.3	Units
Thermal time constant, water-cooled H20 1)	Tc	372	329	308	s
Motor loss at Tnc	LOc	0,86 ·10³	1,29 ·10³	1,71 ·10³	W
Motor loss at Tnw	LOw	1,02 ·10³	1,44 ·10³	1,83 ·10³	W
Threshold of built-in PTC	PTCt	130	130	130	°C

Electrical data (winding dependent)	Symbol	720C.40.3	730C.30.3	740C.20.3	Units
Power supply (typical)	Vn	540	540	540	Vdc
Rated speed	Wn	419	314	262	rad/s
Peak current T=Tpk	Ipk	48	48	48	Arms
Nominal current T=Tn	In	30	36	36	Arms
Rated power	Pnw	14	17	20	kW
Torque constant	Kt	1,35	1,71	2,50	Nmamp-1

Brake Data (optional)	Symbol	720C.40.3	730C.30.3	740C.20.3	Units
Supply voltage	Un	24	24	24	V
Power consumption	P20	22,8	22,8	22,8	W
Stall braking torque	Tbk	58	58	58	Nm
Additional Inertia	Jbk	0,13·10ˉ³	0,13·10ˉ³	0,13·10ˉ³	kgm²