Usmjereni servomotor može biti koristan za tehnologiju rotacijskog pokreta, ali postoje izazovi i ograničenja koje korisnici moraju biti svjesni.
Autor: Dakota Miller i Bryan Knight
Ciljevi učenja
- Rotacijski servo sustavi u stvarnom svijetu nedostaju idealnim performansama zbog tehničkih ograničenja.
- Nekoliko vrsta rotacijskih servomotora može pružiti prednosti korisnicima, ali svaka ima specifičan izazov ili ograničenje.
- Rotacijski servomotori izravnog pogona nude najbolje performanse, ali su skuplji od Gearmotorsa.
Desetljećima su usmjereni servomotori jedan od najčešćih alata u alatu za industrijsku automatizaciju. Usmjereni sevromotori nude pozicioniranje, podudaranje brzine, elektroničko kamminge, namotavanje, napetost, zatezanje aplikacija i učinkovito odgovaraju snazi servomotora s opterećenjem. To postavlja pitanje: Je li usmjereni servomotor najbolja opcija za tehnologiju rotacijskog pokreta ili postoji bolje rješenje?
U savršenom svijetu, rotacijski servo sustav imao bi ocjene okretnog momenta i brzine koji odgovaraju primjeni, tako da motor nije ni preveliki ni u veličini. Kombinacija motora, elemenata prijenosa i opterećenja trebala bi imati beskonačnu torzijsku krutost i nultu povratnu reakciju. Nažalost, rotacijski servo sustavi u stvarnom svijetu nedostaju ovom idealu do različitog stupnja.
U tipičnom servo sustavu, povratna reakcija definira se kao gubitak kretanja između motora i opterećenja uzrokovanog mehaničkim tolerancijama elemenata prijenosa; To uključuje svaki gubitak pokreta u mjenjačima, pojasevima, lancima i spojnicama. Kad se stroj u početku napaja, opterećenje će lebdjeti negdje u sredini mehaničkih tolerancija (slika 1A).
Prije nego što motor može premjestiti samo opterećenje, motor se mora okretati kako bi preuzeo sve labave koji postoje u elementima prijenosa (slika 1b). Kad motor počne usporavati na kraju poteza, položaj utovarivanja zapravo može prestići položaj motora jer zamah nosi teret izvan položaja motora.
Motor mora opet preuzeti labav u suprotnom smjeru prije nanošenja okretnog momenta na opterećenje kako bi ga usporio (slika 1C). Taj se gubitak pokreta naziva povratno, a obično se mjeri u lučnim minutama, jednak 1/60 stupnjeva. Mjenjači dizajnirani za upotrebu sa servosima u industrijskim aplikacijama često imaju specifikacije za povratak u rasponu od 3 do 9 lučnih minuta.
Torzijska krutost je otpor na uvijanje motorne osovine, elemente prijenosa i opterećenje kao odgovor na primjenu okretnog momenta. Beskonačno čvrst sustav prenio bi okretni moment na opterećenje bez kutnog odstupanja oko osi rotacije; Međutim, čak će se i čvrsto čelično osovina malo uviti pod teškim opterećenjem. Jačina otklona varira od primijenjenog zakretnog momenta, materijala elemenata prijenosa i njihovog oblika; Intuitivno, dugi, tanki dijelovi uvijat će se više od kratkih, debelih. Taj otpor uvijanju je ono što čini opruge zavojnice, jer lagano komprimiranje opruge zakreće svaki okret žice; Deblja žica čini strožu oprugu. Bilo što manje od beskonačne torzijske krutosti uzrokuje da sustav djeluje kao opruga, što znači da će se potencijalna energija pohraniti u sustav jer opterećenje odupire rotaciji.
U kombinaciji zajedno, konačna torzijska krutost i povratak mogu značajno smanjiti performanse servo sustava. Backlash može uvesti nesigurnost, jer motorni koder ukazuje na položaj osovine motora, a ne tamo gdje je povratna reakcija omogućila da se teret naseli. Backlash također uvodi probleme u podešavanju kao parovi s opterećenjem i ukratko se odvajaju iz motora kada je opterećenje i motor obrnuti relativni smjer. Osim povratnog udara, konačna torzijska krutost pohranjuje energiju pretvaranjem neke kinetičke energije motora i opterećenja u potencijalnu energiju, oslobađajući je kasnije. Ovo odgođeno oslobađanje energije uzrokuje oscilaciju opterećenja, izaziva rezonancu, smanjuje maksimalnu upotrebnu povećanju podešavanja i negativno utječe na reakciju i vrijeme taloženja servo sustava. U svim slučajevima, smanjenje povratnog udara i povećanje krutosti sustava povećat će servo performanse i pojednostaviti podešavanje.
Konfiguracije rotacijske osi servomotorne konfiguracije
Najčešća konfiguracija rotacijske osi je rotacijski servomotor s ugrađenim koderom za povratne informacije i mjenjač koji odgovara raspoloživom okretnom momentu i brzini motora s potrebnim okretnim momentom i brzinom opterećenja. Mjenjač je konstantni uređaj za napajanje koji je mehanički analog transformatora za podudaranje opterećenja.
Poboljšana hardverska konfiguracija koristi rotacijski servomotor izravnog pogona, koji eliminira elemente prijenosa izravnim spajanjem opterećenja na motor. Dok konfiguracija GearMotor koristi spajanje na relativno malu osovinu promjera, sustav izravnog pogona pričvršćuje opterećenje izravno na mnogo veću prirubnicu rotora. Ova konfiguracija eliminira povratnu reakciju i uvelike povećava torzijsku krutost. Veći broj polema i visoki namoti motora izravnih pogonskih motora podudaraju se s karakteristikama zakretnog momenta i brzine brzine s omjerom od 10: 1 ili više.
Post Vrijeme: 12.-2021.
