Archief - Aandrijfprobleem pick and place eindwerk

Beste,

Ik zit in het derde jaar professionele bachelor elektromechanica.
Nu moet ik een eindwerk maken waarbij ik een pick and place machine moet maken die maximum 500 gram moet kunnen heffen. De grijper van deze machine hangt aan korte slede van een meter die over een lange slede van 2 meter schuift. Vergelijk het met zo een beweegbare balk aan het plafond van een magazijn/fabriek waaraan een katrol is gemonteerd waarmee zware voorwerpen makkelijk verplaatst kunnen worden.
De korte slede wordt over de lange geschoven doormiddel van een tandriem(gaande van enkele centimeters per seconden naar een kleine meter per seconde) . De grijper wordt over de korte slede geschoven doormiddel van een tandlat/stangeloze persluchtcilinder of een geïntegreerde motor in de slede(linear motion system).

Mijn probleem is het volgende:
Welk soort motor zou ik hier het beste gebruiken? Deze moet regelbaar zijn in snelheid en er moet een positiebepaling gebeuren waardoor ik op elk moment weet waar de grijper zich bevindt.
Ook vraag ik mij af hoe deze motor aangestuurd moet worden met de PLC, m.a.w. welk soort uitgangsmodule moet er gebruikt worden en welk soort ingangsmodule heeft de eventuele encoder nodig(high speed counter?).
Als PLC zou ik Unitronics gaan gebruiken.

Alvast bedankt.

Positioneren mbv rotatieve of lineaire motoren noemen ze in de industrie motion control.

Dit is een Selection Guide van bvb Rockwell Automation

http://www.pacpro.com/upload/data/Rockwell Motion/GMC GENERAL SELECTION GUIDE.pdf

Stand alone heb je de Ultra 3000, die je dan over een netwerkje kan aansturen, of helemaal op zichzelf is er de Ultra 5000, waar dan een progje in een C-achtige taal draait. Meerdere assen laten samenwerken is meestal met een Kinetix systeem, waarvan de assen in een CLX geprogrammeerd worden (een PLC) , die via ethernet of fiberoptic spreekt met het rack aan met de servodrives. In die CLX kan je dan die assen electronisch mekaar laten volgen of profielen laten volgen op alle mogelijke manieren.
Shieke dinges allemaal, maar wel kostelijk.


Het best kijk je dus uit naar een goedkoop servomotor en drive combinatie, die je op snelheid kan aansturen met een -10 tot +10 volt snelheidscommando. Dus je hebt 1 analoge uitgang nodig op je PLC.

Verder ontdubbel je de encoder feedback van die motor (vaak via een encoder output op je drive, en denk eraan dat je hier GEEN encodervoeding meer moet opzetten!) en breng je die binnen in je PLC via een high speed counter input kaart, die je liefst in een encodermode kan zetten (zonder die mode moet je zelf wat meer programmeren, das al)

Daarmee kan je dan in je PLC een positieregeling zelf schrijven, waarvan het resultaat een snelheidscommando is die je op je analoge uitgang zet.

Er bestaan voor sommige PLC's ook motion kaarten, waar een encoder ingang opzit en 1 analoge uitgang, maar als je zelf een regelaartje kan schrijven kan je dus ook zonder, een puur proportionele positieregeling is echt al meer als genoeg normaal.

Er dus wel op letten dat je encoder signaal van je motor ook voor je PLC ingangskaart begrijpbaar is (dus juiste type, 5VDC TTL ofzo)

Qua motor en drive zou ik voor een combinatie gaan van hetzelfde merk, dan moet je in je drive enkel de juiste motor kiezen om een goeie stroom en veldregeling te hebben. Dan rest je nog enkel de snelheidskring te tunen in je drive, en je positieregeling te schrijven in je PLC.

Dit alles per motor wel te verstaan, dus in totaal 2 analoge uitgangen en 2 highspeed input kaarten.

Voor de rest altijd tunen van binnen naar buiten: eerst stroomkring, dan snelheidskring (mbv een stapresponse), dan de positiekring.

Steppermotors + arduino controller lijkt mij de cheapste en gemakkelijkste oplossing voor een kleinschalig project. Zo'n arduino is in feite een redelijk geavanceerde microcontroller verkrijgbaar in verschillende types & kalibers, met een gemakkelijke programmeertaal. Mensen maken er bvb Home made CNC apparaten mee, dus is het zeker nauwkeurig genoeg voor pick & place.

Als het natuurlijk een stage / eindwerk is op een bedrijf en wel wat mag kosten (of als het gewoon een denkbeeldig project is dat ge theoretisch moet uitwerken) is Siemens "Simotion" een absolute aanrader. Al die drives kunt ge gewoon aansturen via een stuurwoord over profibus. Geen aparte terugkoppeling van drives -> PLC voor encoderwaarde nodig.

Het bespaart u enorm veel hardware en programmeerwerk, en ge hebt het voordeel dat ge met een redelijk universeel gekend type PLC / drive kunt werken (waarvoor de levertijd zeer kort is en de support uitstekend).
Ohw en er zijn duizenden prefab stukken programmatuur die ge gewoonweg kunt aanroepen. Uw methode van pick & place (cartesian gantry) zijnde 3 assen loodrecht op elkaar; zit er gewoonweg standaard in. Massa's programmeerwerk uitgespaard.
SIemens bouwt ook servo's die voor verschillende toepassingen geschikt zijn.

Voor de mechanische kant zou ik er niet té veel "kak aan hangen" een kader met horizontale tandlatten voor uw eerste as; daar een brug op die aagedreven wordt met MTR (bekabeling in een rups ofc). over de ganse lengte van die brug een tweede tandlat; daarop een wagen die beweegt via de 2de tandlat. Op die wagen staat al uw picking materiaal. dan kunt ge nog zien hoe ge exact uw feitelijke pick wilt doen. EXACT zoals die takel om zwaar materiaal te liften die ge beschrijft m.a.w.
Is simpel en betrouwbaar systeem.

Vergeet geen eindeloopschakelaars te zetten om uw bewegingen te beveiligen.
Eventueel uw werkzone afbakenen met lichtschermen in een noodstopkring geeft voor zo'n projecten ook altijd goeie punten bij de veiligheidsdienst.

afhankelijk van de precisie en nodige controle kan je ook gewoon een frequentiedrive en asynchrone gebruiken. Normaal de goedkoopste oplossing, wel veel timers nodig, kan je nog altijd controle uitvoeren (als het ni daar is, adhv enkele fotocellen, binnen x aantal tijd, ga in fout). Precisie is ook wel minder dan natuurlijk

Asynchrone motoren met een encoder en een deftige frequentiedrive (bvb een Siemens Simotion) zijn voor deze toepassing meer dan nauwkeurig genoeg. Timing etc. kan je allemaal in de drive programmeren (of de PLC). Lijkt me de snelste en betrouwbaarste oplossing.

Het makkelijkste waar ik aan kan denken is een gewone dc motor met een pwm signaal (pulse width modulation) komende van plc/µcontroler voor de snelheid.
Voor de aansturing gebruik je dan de plc zelf (valt wel te zien wat type en spanning van je motor)

En voor positiebepaling ga je het beste gebruik maken van een absolute encoder.
Dit signaal is prima uit te lezen met plc.


Wel raar dat je hier niet zelf op kon komen in een 3de jaar prof bach elektromechanica. Zelf deze richting gedaan en dit wist ik toch al vanaf 2de jaar perfect toe te passen in de automatisering richting.
Word ook bijna over niets anders gepraat dan dc + pwm en encoders.

Bedankt allemaal voor de goede uitleg.
Nu rest mij nog het bestuderen van al deze mogelijkheden om de beste oplossing kwa prijs/kwaliteit voor mijn systeem er uit te halen.

Dit systeem moet effectief gebouwd worden dus mijn eindwerk is een combinatie van theorie en praktijk. Mijn bedrijfspromotor/baas heeft een trauma opgelopen door een vorige eindwerk (een dure machine die niet werkt) en daardoor zit ik met een zeer gelimiteerd budget

Nogmaals bedankt aan iedereen!

Misschien een fabricant van motion materiaal erbij betrekken? Die moeten toch af en toe zelf iets in mekaar steken om demonstraties te geven op beurzen, te gebruiken als demo voor verkoop of voor in trainingslokalen. Dan leveren zij de electronica, en kan je er een klein, maar dan degelijk uitziend kastje en kleine applicatie van maken.