Smart System IHD: compatto, intelligente e integrato

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Smart System IHD: compatto, intelligente e integrato. Stiamo parlando del nuovo servoattuatore di Harmonic Drive, soluzione plug & play con foro passante centrale, tale da consentire il passaggio cavi o di trasmissioni meccaniche

Per poter soddisfare i requisiti di diversi settori industriali e applicativi, Harmonic Drive offre sia riduttori armonici a gioco zero, sia riduttori planetari a gioco ridotto, così come servoattuatori basati su questi due tipi di riduttori. Un’ampia e diversificata gamma che oggi si arricchisce del nuovo servoattuatore Smart System IHD, nel quale Harmonic Drive si propone di riunire tutta l’esperienza maturata in oltre 50 anni di attività nei riduttori e servoattuatori di precisione con una tecnologia di motori e azionamenti all’avanguardia in una soluzione altamente integrata e compatta.

Da tempo la tendenza perseguita da Harmonic Drive è quella di orientarsi non più al solo componente meccanico o al solo motoriduttore, ma a sistemi sempre più evoluti verso la meccatronica. Il nuovo Smart System IHD rappresenta dunque per Harmonic Drive la naturale evoluzione dei storici – ovvero i motoriduttori – integrando all’interno del sistema un servoazionamento.

Doppio processore al servizio del condition monitoring

Il nuovo Smart System IHD di Harmonic Drive rappresenta una soluzione altamente integrata e compatta costituita da un riduttore a gioco zero, da un servomotore brushless di nuova concezione, da un doppio sistema di retroazione del motore di cui uno misura la posizione dell’albero del motore e l’altro quella assoluta dell’albero lento e un potente azionamento a bordo.

Ulteriore peculiarità del sistema è poi costituita dalla sua possibilità di poter essere dotato di una sensoristica intelligente di bordo opportunamente predisposta per esempio per fornire informazioni e valutazioni oggettive riguardanti lo stato del riduttore, come anche per segnalare l’eventuale presenza di vibrazioni, assicurandone il monitoraggio continuo. Ciò consente di effettuare delle diagnosi predittive, con possibilità dunque di predisporre dei fermi macchina programmati.

A questo proposito, infatti, il nuovo servoattuatore, pur essendo molto compatto, è dotato di doppio processore, uno dei quali può essere dedicato a funzioni applicative per funzionalità intelligenti come il monitoraggio delle condizioni (condition monitoring), piuttosto che impiegato come piattaforma separata per applicazioni specifiche del cliente.

Facile integrazione e rapida messa in servizio

Altra interessante peculiarità dei servoattuatori Smart System IHD, che di fatto ne agevola in modo significativo la facile ed elevata integrazione applicativa, riguarda la presenza non solo dell’albero cavo centrale, destinato a permettere il passaggio di un’ampia varietà di trasmissioni sia elettriche che meccaniche, ma anche dalla disponibilità di una soluzione software appositamente sviluppata e semplice da usare per una rapida messa in servizio.

Senza dimenticare la possibilità di alimentazione del sistema sia con tensione DC a 24 V, sia con tensione a 48 V, tipiche dell’alimentazione a batteria per la robotica mobile, cui è principalmente destinato come applicazione naturale, insieme a sistemi di puntamento tipiche dei sistemi radar, di antenne, telecamere.

Alta rigidità del sistema

Questi nuovi servoattuatori si caratterizzano anche per essere dotati di doppio encoder. Uno deputato al pilotaggio del servomotore mentre l’altro (assoluto a singolo giro) misura la posizione angolare all’uscita del riduttore ed è impiegato chiudere l’anello di posizione. Grazie al controllo di posizione sull’uscita, il sistema può compensare direttamente possibili variazioni di angolo causate da influenze di carico esterne.

Tra le principali applicazioni dei nuovi servoattuatori intelligenti Smart System IHD di Harmonic Drive, spicca la robotica mobile

Il risultato è una rigidità di sistema molto più elevata che nel caso del classico controllo dell’anello di posizione mediante l’encoder sul motore. Le perdite per isteresi tipiche dei riduttori armonici vengono significativamente ridotte cosicché le proprietà meccaniche del riduttore diventano praticamente ininfluenti per il comportamento del sistema in termini di rigidità torsionale, isteresi e dinamica. Le già note precisioni di posizionamento e ripetibilità caratteristiche dei riduttori Harmonic Drive vengono così ancor più esaltate.

Il rigido cuscinetto di uscita a rulli incrociati può sopportare alti carichi radiali e assiali così come alte coppie ribaltanti, proteggendo il riduttore dai carichi esterni e garantendone così una lunga vita operativa e alte prestazioni. Nella maggior parte delle applicazioni non è quindi necessario provvedere un cuscinetto aggiuntivo di supporto del carico, con una conseguente riduzione di spazi e di costi.

Prestazioni e potenziale applicativo in continuo ampliamento

I servoattuatori Smart System IHD, la cui comunicazione con il controllo master avviene mediante protocolli CANopen, Ethernet o EtherCAT, sono per ora disponibili in tre taglie: 17, 20 e 25, secondo la taglia del riduttore. La più piccola, per 3,2 kg di peso (che diventa 3,6 kg con freno incluso), è disponibile nei rapporti di riduzione 50 e 100 mentre la maggiore, la 25, di 4,3 kg di peso (che diventa circa 4,7 kg con freno incluso) nei rapporti di riduzione 50, 100 e 160. Per quanto concerne l’albero cavo, lo stesso varia da 18 a 25 mm di diametro, nelle varie taglie, come anche la coppia max di picco ripetitiva (da 44 Nm a 229 Nm) e quella a rotore bloccato (da 34 Nm a 140 Nm). Il grado di protezione del servoattuatore è IP68.

Il grafico mostra l’angolo di rotazione in funzione della coppia di carico (curva di isteresi) e mette in evidenza la differenza nel comportamento di posizionamento a seconda delle diverse modalità di comando: controllo di posizione tramite encoder lato motore (grafico blu) o tramite il secondo encoder all’uscita del riduttore

La gamma è in continuo sviluppo e, oltre all’inserimento di dispositivi adatti al “condition monitoring”, al fianco delle citate tre taglie è prevista sia un’estensione verso l’alto che un’esecuzione ancora più compatta della più piccola 17. Un ampliamento che assicurerà un ancora più ampio potenziale applicativo.

Con la nuova serie di servoattuatori intelligenti Smart System IHD, Harmonic Drive si propone di differenziarsi sul mercato rendendo disponibile un sistema integrato di semplice utilizzo, altamente preciso, rigido come un “direct-drive”, ma molto più compatto e con un foro passante centrale tale da consentire il passaggio di cavi o di trasmissioni meccaniche.

(di Gianandrea Mazzola)