Commande automatique "frein de maintien" de l'EPOS4 : un aperçu détaillé

Sujet :

L'EPOS4 offre une commande automatique de "frein de maintien" qui peut être configurée comme une fonction de sortie numérique. Le signal de sortie alimente automatiquement le frein (= l'ouvre ou libère l'arbre du moteur) lorsque l'étage de puissance et la commande sont activés.

Les informations suivantes fournissent une analyse plus approfondie (que celle présentée dans le document "EPOS4 Firmware Specification") de certains aspects du contrôle du frein et de l'étage de puissance lorsque le maître commande la "validation" jusqu'à ce que le frein soit finalement ouvert.

Contexte technique : 

Configuration :

L'attribution de la fonctionnalité "Holding Brake" est généralement effectuée lors de la mise en service initiale de l'EPOS4 par l'assistant "Startup" d'EPOS Studio. Les caractéristiques des délais d'ouverture et de fermeture du frein sont également configurées à ce moment-là, sur la base de la fiche technique du frein, par exemple.

En revanche, il est également possible de configurer le "Digital output configuration"  (Object 0x3151) et le "Holding brake parameters" (0x3158) à l'aide du code d'application d'un maître. Vous trouverez des informations détaillées sur ces objets dans l' "EPOS4 Firmware Specification".

Aperçu détaillé de la procédure de validation des freins et des étages de puissance et de contrôle de l'EPOS4 :

Le terme "Operation enable" utilisé dans les graphiques (présents dans l' "EPOS4 Firmware Specification") peut être mal compris et n'indique pas clairement l'état de l'étage de puissance et de contrôle immédiatement lorsque la tension de freinage est appliquée. Les commentaires suivants peuvent aider à obtenir une compréhension plus complète des différentes étapes d'action traitées pendant la séquence de commande automatique "Holding brake" en cas de relâchement du frein :

• L'étage de puissance est activé immédiatement lorsque le frein est commandé pour se desserrer, c'est-à-dire lorsque la tension de freinage est appliquée. La valeur "Position demand value" (0x6062) est réglée sur la valeur de "Position actual value" (0x6064) à ce moment-là également.
• Le terme "Operation enable" présent dans le graphique d'action fait référence au bit 2 "Operation enabled" du mot d'état (0x6041), c'est-à-dire que le contrôleur et l'étage de puissance sont prêts à traiter une commande de mouvement mise à jour par le maître (c'est-à-dire se déplacer vers une nouvelle position cible) à ce moment-là.

Réaction possible de l'entraînement en cas d'axe vertical ou de force extérieure :

Si un axe vertical est utilisé (ou si une force extérieure est présente) et que l'engrenage ou le mécanisme n'est pas autobloquant, l'arbre de sortie du variateur peut se déplacer légèrement (par exemple, descendre dans le cas d'un axe vertical) lorsque le frein est desserré, bien que la commande soit active immédiatement lorsque la "tension de freinage" est appliquée et que la "valeur de demande de position" correspond à la "valeur réelle de position" au début du processus d'ouverture du frein.

Ce léger mouvement "inattendu" de l'arbre d'entraînement pendant / après l'ouverture du frein est un comportement normal observé par presque toutes les commandes (typiquement dans le cas des applications de levage) parce que la commande peut simplement réagir s'il y a une différence(= “Following error actual value”, 0x60F4) entre la “Position actual value” (0x6064) et la “Position demand value” (0x6062). Dans un premier temps, un mouvement de l'arbre d'entraînement est possible avant que la commande ne puisse réagir (sur la base de l'augmentation détectée de la "valeur réelle de l'erreur de suivi") et l'arbre d'entraînement revient ensuite à sa "valeur de demande de position" (= "valeur réelle de la position" initiale). Il ne s'agit que d'un mouvement mineur, mais il peut être observé par la "Position actual value" (0x6064).

Le mouvement de l'arbre d'entraînement pendant / après le desserrage du frein dépend de différents facteurs d'impact tels que …

• La force externe
  (par exemple, la charge dans le cas d'un axe vertical ou d'une application de levage)
• Le frottement ou même l'autoblocage de la mécanique de l'entraînement
• Configuration des paramètres de contrôle (resp. réglage)

Les mesures connues pour réduire la réaction (= le mouvement) de l'arbre d'entraînement au relâchement du frein sont les suivantes :

• l'utilisation d'une transmission à friction accrue ou même autobloquante.
  L'inconvénient d'un frottement accru ou d'un autobloquant est que l'efficacité d'une telle chaîne cinématique est plus faible (c'est-à-dire qu'il faut plus d'énergie pour déplacer la même charge). Cela réduit également la durée de fonctionnement des systèmes alimentés par batterie.
• Paramètres de contrôle optimisés.
  Même dans le cas de paramètres de contrôle parfaitement optimisés, il y aura toujours une légère réaction (= mouvement de l'arbre d'entraînement) lorsque le frein est desserré et que le contrôle doit réagir à une force externe (ce qui entraîne la détection d'une "erreur de suivi de la valeur réelle").
• Application / configuration du “Torque offset”
  • Le traitement du "torque offset" dépend du "mode de fonctionnement" ou de la séquence de contrôle en cours d'utilisation.
  • Le "torque offset" requis dépend de la charge. Si le "torque offset" est trop élevé, il est possible que l'entraînement se déplace dans la direction opposée à celle prévue (par exemple, vers le haut dans le cas d'un ascenseur). Un "torque offset" correctement appliqué (en particulier dans le cas de charges variables) nécessite des informations sur la charge (ou la force externe) afin de l'ajuster correctement par un algorithme supplémentaire à chaque fois.

Conclusion :
Il n'y a pas de solution simple pour se débarrasser d'un léger mouvement de l'arbre d'entraînement lors du desserrage du frein d'une application à axe vertical ou sous l'effet d'une force extérieure. La commande réagit assez rapidement, mais un certain mouvement initial (par exemple, la chute d'un axe vertical) est nécessaire, ce qui entraîne une "valeur réelle de l'erreur de suivi", qui est détectée par la commande. L'amélioration ou le succès de toute mesure éventuelle dépend de la mécanique du béton. La situation se complique encore si des charges variables (ou des forces externes) sont présentes à chaque fois que le frein s'ouvre.

Référence croisée :

• EPOS4: Comment un frein doit-il être connecté ?