Yarn Winder

このアプリケーション・ソリューションが開発された企業は、繊維機械の最大手メーカーのひとつである。同社は、国内市場と国際市場の両方の顧客のために、さまざまなモデルの繊維機械を設計・製造しています。

この機械は、同社のエンジニアリング・チームが開発した洗練された新世代巻線機である。motion control ・プロセスは、一連のElmo・ハーモニカ・デジタル・ドライブによって処理される。各ドライブは、標準化されたシリアルCanOpen通信チャンネルを通じて、マスター制御ボードから数百種類の速度プロファイルを受信する。各主巻線機は、エルモ・ハーモニカによって制御される3.5Nm DCブラシレス・モーターを搭載した最大64台の従属巻線機を操作します。高慣性金属カップがローターシャフトに取り付けられ、あらかじめ定義されたプロファイルに従って高速回転する。この機械は、9つの小さなシリンダーから大きな標準サイズのシリンダーに糸を紡ぎ出す。シリンダーの負荷はモーターカップの上にある。

同社は、プロファイルされたアプリケーション速度を計算し、CanOpen通信チャネルを通じてElmo 高速速度コマンドを送信する制御ボードを独自に設計した。モーターは現地で製造され、整流のフィードバックとしてホールセンサーと速度制御ループのみを使用し、175VDCのバス電圧下で8000rpmに達することができる。

• 簡素化されたコスト効率の高いソリューションでDCバス電圧を供給します。
• ソリューションはコンパクトで、最小限のスペースしかとらないものでなければならない。
• さまざまな状況に対応できるよう、ドライブにはプログラミング機能がなければならない。
• 標準化されたシリアル通信チャネルを使用して、ドライブに速度コマンドを送信します。
• 整流と速度制御にデジタルホール効果センサのみを使用し、ドライブ内部の速度および電流制御ループを高精度に閉じます。
• 高性能で信頼性の高いソリューションが求められている。
• ドライブは安全問題を自動的に処理できなければならない。
• 極限環境条件（EEC機械）の下で操作する。
• 電気ブレーキ機構の特別な実装（Elmo ファームウェアを介して実装）を使用して、高負荷イナーシャで高速減速応答を適用します。

この機械のコンパクトな性質は、コンパクトな電子機器と最小限のケーブル配線を必要とします。高電力密度と高性能、高速シリアル通信チャンネルを備えた設計のドライブが最適です。

このアプリケーションには、ハーモニカ・デジタル・ドライブが 選ばれました。ハーモニカ・ドライブが選ばれた理由は、そのコンパクトなサイズ（82 x 25.4 x 75 mm）と、最大200 VDCバスをサポートする能力です。速度制御は、デジタルホール効果センサーだけで行われます。ハーモニカは、過酷な産業環境でも動作可能です。

Elmo 、このアプリケーション・ソリューションにDCベースのドライブを選択しました。これは、高知能と高出力をコンパクトなサイズと組み合わせたDCドライブを幅広く提供しているためです。ElmoDCソリューションには、低コストの絶縁変圧器と、シャント・レギュレーション機能を備えたシンプルな連続電源が含まれています。DCソリューションの実装により、コンパクトで信頼性が高く、高性能かつコスト効率の高いトータルソリューションが実現しました。

このアプリケーションでは、1つの生産ラインに64台の機械が直列に配置されているため、ドライブのサイズが重要な問題の1つだった。1台の機械の幅を数センチでも広げると、ライン全体が数メートル長くなる可能性があり、生産現場の制約を考慮すると、これは受け入れがたいことです。もう一つの重要な問題は、過酷で極限的な環境におけるドライブの性能である。ドライブは、振動、ほこり、湿度などを含む環境で24時間稼動することが要求されます。

プロジェクトの初期段階では、マスターカードコントローラーがアナログ速度コマンドを各ドライブに送信していた。このコマンドは、等価な速度コマンドを生成する内部ユーザープログラムを使用してドライブによってデコードされました。プロジェクトの後期段階では、このアナログコマンドはCanOpen通信チャンネルコマンドに置き換えられました。この変更により、マシンの性能が大幅に向上し、コストのかかる機械的な変更も必要なくなりました。標準化されたCanOpen通信チャンネルとElmo バイナリ・インタープリタの特別な実装を使用することで、標準化されたCanOpenプロトコルの取り扱いの問題が単純化されました。その結果、ソフトウェア開発のプログラミング時間が大幅に短縮されました。また、ドライブの内部プログラミング機能により、Elmo マシンの性能を向上させ、マシンの運転中に発生する予期せぬ状況に自動的に対処して対応することで、マシンの安全性と信頼性を高めることができます。

エルモ・ドライブ内に高レベルの内部制御アルゴリズムを実装することで、ドライブのサーボ制御ループへのフィードバック要素はデジタル・ホールセンサーだけであるにもかかわらず、高性能を実現しています。
このドライブには特別な機能が実装されています。このドライブは、ファームウェア内の特別な制御アルゴリズムによって実装されるブレーキ機構を提供します。この電子ブレーキは、負荷の高い慣性を非常に高い減速度で減速し、高度に制御されたトルクで静止させます。

ハーモニカ・インテリジェント・デジタル・サーボ・ドライブ

• Elmo直流電圧バスベースのソリューションは、直流電源を備えたこの64軸機では、交流電圧電源ソリューションよりも効率的で、ケーブルやコンタクター、ブレーカーなどの追加コンポーネントを節約できます。さらに、電気キャビネットに必要なスペースが少なくて済むため、設置が容易で、費用対効果の高いソリューションです。
• フィードバックとしてデジタルホールセンサを使用する場合、速度精度を達成するのは非常に困難です。しかし、Elmoドライバと特別なゲインスケジューリング技術により、この顧客は簡単に高い速度精度を達成することができました。さらに、ローカル・モーターの巻線能力と品質が最適でなくても、Elmo 問題なく良好な制御性能を達成することができました。
• 設置スペースに制約があったため、Elmo ハーモニカ・ドライブはコンパクトなサイズでマシンに設置でき、スペースを大幅に節約できた。
• このソリューションの強力なプログラミング機能により、プログラムはドライブ内部に実装され、PLC制御ボードの助けを借りずに実行できます。さらに、ドライバは自身のI/Oも制御するため、制御ボードの負荷が軽減されます。
• 高安定性の繊維機械は、激しい粉塵、高湿度、振動、高温、低レベルのオペレーターなど、究極の極限環境で働く。また、機械は毎日24時間、停止することなく動き続けます。Elmo ドライブは、このような環境でも高い安定性を発揮します。
• Elmo ドライブを使えば、機械は7200rpmで運転でき、しかもCAN通信によって非常に高い頻度で速度プロファイルを変更できる。