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1S 伺服驱动器「外观」

 昵称34167992 2016-12-13

相信不少朋友都在上个月的 IAS 展 上看到了“欧家”的新款 「1S」,我们也非常有幸在展会后入手了一批 「1S」 的产品样机,并对其进行了简单的上电测试。


在未来的几期节目中,我们就将和各位简单聊聊这款新的伺服运控产品。




本次我们一共收到 100W、400W、750W 和 1.5kW 的四个功率段的驱动器和电机。今次,我们先拿来一台 100W 样机,开箱看一下 「1S」 伺服驱动器的产品外观。



功率为 100W 的 「1S」 伺服驱动器包装箱



包装箱产品标签位于箱体一个侧面的左下角,标注产品型号以及包装规格。



打开包装箱盖,先看到纸质缓冲填充物,以及一个包有说明书的塑料袋。



在产品说明书袋子中,好像还有一些小零件。



打开袋子后,可以看到除了说明书外,还有:

  • CE 认证的多语种声明(右上角),包括英、法、德、意...等各大语种

  • 备用产品标签贴纸

  • 一套弹簧压线式接线端子(稍后会说明其用途)



取出上方的纸质填充物和说明书袋,看到 「1S」 驱动器平躺在包装箱内。



驱动器还有蓝色塑料袋包裹着。



解开包装袋,就看到 「1S」本尊了。非常典型的单轴独立型伺服驱动器,就是说每台轴驱动模块都有一套完整的 AC-DC-AC 的整流+逆变集成单元。


首先看到的是驱动器前侧塑料面板上所呈现出的金属拉丝质感,不仅如此,从产品外观的各个细节,比如:外壳材质的表面、倒角、接缝...等等各方面,都可以看出厂家在加工和制造工艺上应该是花了大功夫的。


另一方面,从这个外型结构布局上看,产品在工业设计上已经有了不少欧美系产品的影子,例如:以太网端口的设计、产品颜色搭配...等等。


所以,仅从这个外观和入手的质感,就必须将「1S」与传统日系运控产品区分开了。


接下来让我们从各个角度来观察下这台 100W 的「1S」。



从前侧面板布局看,驱动器内部左侧为功率单元,右侧为控制板卡。外部接口布局分上中下三段。



上部为面板显示操作区域,在显示盖板上标注有产品型号、输入电源,透过这块前侧黑色透明盖板,可以看到一些简单的驱动器状态显示指示,如:电源、故障、网络状态...等等,面板左侧品牌 Logo 和产品型号之间的“空白”区域,是驱动器运行状态和故障诊断代码的显示区域。



向上翻开前侧透明盖板,可以看到背后集中显示操作区域的布局,包括 2 块白色 8 段数字显示屏,网络地址配置拨码开关,以及各个状态指示灯和编程用的 Micro USB 端口。



这是从侧面看的显示盖板翻开的样子,老实说,盖板打开和合拢的手感还是很细腻的,无论盖板的锁紧固定、还是开闭动作的阻尼力度都恰到好处。



中段主要就是 EthatCAT 网络的双端口,另外左侧能看到直流母线充电CHARGE 的指示灯。



从侧面看这个双 EthatCAT 端口,采用了斜向下出线方向的设计,这个和之前的 NX7 控制器非常类似,也是为了减少因为网线弯曲半径带来的柜体深度空间占用。



正面下方左下角是外壳接地端子,用于连接电机电缆的屏蔽和接地。



正面右侧是 40 针输入输出信号端口 CN1。



与大部分同类型产品采用高密度 D 型接插件不同,「1S」在此处使用了更容易接线的弹簧夹式快捷接线端子排(TE 的端子排),尽管尺寸大了不少,而且产品硬件成本必然也增加了许多,但用户无须再为自制 I/O 插头/插座而劳神费力了,将可以因此而节省大量硬件集成和运维的时间和成本。



端子排的装卸十分简单,向一侧搬动两个橙色手柄,即可拆下端子排;安装时,只需将端子排用力压入驱动器的 I/O 插槽内,即可自动锁紧。



端子排上清晰的标注了端子序号以及对应的功能定义名称,这样可以帮助用户在安装、集成和维护接拆线时,减少误操作概率并节约操作时间。



从端子排上标注的这些针脚名称,可以看出这 40 针 I/O 的功能主要包括了:安全 STO、3 个可自定义数字输出、4 个可自定义数字输入、ABZ 脉冲仿真输出...等等,具体需要参照产品资料。


另外,为了方便用户启动调试操作,某些端口(如安全端口)在出厂时默认已经配备了短接跳线。


然后来到驱动器的顶部。



从顶部布局可以看到电源进线端子、外壳接地和散热通风格栅以及与金属背板一体的散热板。



100W 驱动器仅仅使用了散热板进行自然冷却,后面几期我们将看到大功率驱动模块会采用风扇+散热板的强制风冷的冷却方式。



顶部靠近面板侧的外壳接地端子。



驱动器的顶部为输入电源接入区域,包括动力单相或三相交流电源和 24 V 直流控制电源。



小功率 「1S」 驱动器的动力和控制电源端口集成在了一个 CNA 端子上。同样,这里也使用了 TE 的接线端子排。接线时,可以先按下端子排卡扣,取下端子排接线,然后再将接好线的端子排插到驱动器上。这样可以方便在狭小空间内接拆线操作,以节约集成和维护的时间。


将驱动器反转过来看底部。



驱动器底部是电机输出接口区域,从面板到背板依次有 CN2、CN12、CNC 和一个接地端子,其他区域主要就是通风散热格栅了。



底部靠近背板侧的 CNC,是电机动力线 U、V、W 的接入端口,电机动力电缆的接地和屏蔽层可以就近接在其旁边的外壳接地端子螺栓上。



同样电机动力电源端子是可以轻松插拔的。



底部靠近面板侧的 CN2 为电机编码器反馈接口,比较标志性的日系风格。具体电缆接入的样式,会在后面陆续展示。这里提一下,据了解「1S」系列的绝对值编码器反馈无需电池即可实现断电位置保持记忆。



在 CN2 旁边,有一个白色端子插槽,内有 4 根插针。从手册上看,此处为电机抱闸接线端口。由于大部分应用中是不需要抱闸的,因此出厂时,这里是一个空槽,没有接线端子排插头。



如果需要接入电机抱闸,就需要将接好线的端子排按照上图的样式插入 CN12 槽内。



向内按压图中红色部分,向下拉灰白色端子“把柄”,即可将这个接线端子排从 CN12 槽内拔出。


话说这个神奇的接线端子排是从哪里来的呢?


还记得开箱时那个装说明书的包装袋内,不是有一套弹簧压线式接线端子么?




对了,就是这么个小玩意儿了,WAGO 的端子排。


顺便说,「1S」的抱闸输出是可以无需中间继电器,直接连接到伺服电机的。


然后再来看看「1S」驱动器的背板侧。



从背板的光洁度和平整度,再次可以看出「1S」细腻的加工制作工艺。


另外背板为光滑的金属安装面,与散热片是一体的。从这一点看,驱动器的冷却散热,除了通过内部上下贯穿的通风道和与动力板相连的散热片,背板安装面与电柜壳体的接触散热也是一个非常重要的冷却方式。


背板光滑平整的另外一个重要意义在于提升系统的 EMC 电磁兼容性能。


所以,无论从散热还是 EMC 特性角度看,我们建议在进行柜内硬件集成时,将驱动器安装布置在无油漆的金属表面上,如镀锌或者不锈钢面板。



背板安装孔采用对角 2 点固定方式,上方为完整安装孔,下方为向下开口的半圆形卡孔。这种安装孔设计的特点在于:

  • 适合模块的柜内垂直安装

  • 小功率,轻重量

  • 减少安装螺栓数量,以缩短装卸操作时间

  • 方便安装时模块快速定位,适合狭小空间内的多模块并排安装



驱动器左侧面板,标识有各语种描述的使用“警告”。



模块右侧标签上标有产品型号,输入输出规格,以及相应的适用标准,如 CE、UL、 TüV...等等


当然,这个角度可以比较清楚的看到散热片的样式,尤其是其与背板安装面的一体式结构。




回顾梳理一下「1S」的首次开箱,留意到 3 个比较有特点的产品细节:

  • 一个是前面提到过考究的工业设计和细致的生产制造工艺,例如:具有金属拉丝质感的前侧塑料面板...等等

  • 另一个是在产品结构布局上较高的 EMC 兼容性能,例如:

    • 分布在前侧面板、顶部和底部的多个外壳接地端口螺栓

    • 模块端口接线的布局

      • 从上电源输入、向下电机输出

      • 控制、信号和通讯操作等弱电接口布置在前侧面板

    • 金属背板安装面。在后面节目中,我们将拆开驱动器控制板,届时将可以看到 PCB 板精良的 EMC 布局。

  • 再一个就是比较人性化硬件操作,除了前面提到过的 EthatCAT 网线斜向下的布置和 I/O 端口的接线端子排,我还是想说说驱动器上输入、下输出的设计:

    • 这不仅仅提升了 EMC 性能,同时我们仔细看就可以注意到,无论是上面的输入侧还是下面的输出侧,「1S」都将较粗的线缆(交流电源输入和电机动力输出)接线端口布置在了非常靠近驱动器背板一侧的位置,而将较细的电缆(24V 控制电源输入和电机反馈、抱闸)接线端口布置得靠近前侧面板,这就让这些“硬线”端子离线槽更近,线缆从线槽内穿出直接就可以接入驱动器,这样就方便了这些“硬线”的拆接线操作,可以帮助节省集成和维护的时间;同时这样的设计也可以减少对这些“硬线”的弯折和拉拽,提升了接线可靠性、增加了线缆和端子的寿命,从而有助于提升设备的稳定性。


mcrazy




本期产品由 「 OMRON 」 提供。

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操作使用方面,请务必参照厂家官方发布的产品操作手册。

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