Direktan pogon protiv usmjerenog rotacijskog servomotora: kvantifikacija dizajna Prednost: 1. dio

Ciljevi učenja

• Real-World Rotari Servo sustavi padaju u idealnu performanse zbog tehničkih ograničenja.
• Nekoliko vrsta rotacijskih servomotora može pružiti koristi za korisnike, ali svaki ima poseban izazov ili ograničenje.
• Rotacijski servomotori direktnog pogona nude najbolje performanse, ali oni su skuplji od mjenjača.

Desetljećima, usmjereni servomotori bili su jedan od najčešćih alata u industrijskoj kutiji za automatizaciju. Uspoređeni seomotori nude pozicioniranje, brzina brzine, elektronički štamb, namotavanje, zatezanje, zatezanje aplikacija i efikasno odgovaraju snazi ​​servomotora u opterećenje. Ovo postavlja pitanje: Je li usmjereni servomotor najbolja opcija za rotacijsku tehnologiju pokreta ili postoji li bolje rješenje?

U savršenom svijetu, rotacijski servo sustav imao bi očničke zakretnog momenta i brzine koji odgovaraju aplikaciji tako da motor nije ni pretezan niti podne. Kombinacija motora, prijenosnih elemenata i opterećenja trebala bi imati beskonačnu torzijsku krutost i nultu zaostalost. Nažalost, stvarni svjetski rotacijski setovi Servo padnu od ovog ideala za različite stupnjeve.

U tipičnom servo sistemu, zaostala je takva gubitak kretanja između motora i opterećenja uzrokovanih mehaničkim tolerancijama prijenosnih elemenata; To uključuje bilo koji gubitak kretanja kroz mjenjače, pojaseve, lance i spojnice. Kada se stroj u početku uključi, opterećenje će plutati negdje u sredini mehaničkih tolerancija (slika 1a).

Prije samog tereta može se pomaknuti motorom, motor se mora okretati da bi se zauzimao sve zalaska koji postoje u elementima prijenosa (slika 1B). Kada motor počne usporavati na kraju poteza, položaj opterećenja zapravo može prestići položaj motora jer zamah nosi opterećenje izvan položaja motora.

Motor mora ponovo da preuzme zatamnjenje u suprotnom smjeru prije nego što se primijeni obrtnog momenta na opterećenje da biste ga usporavali (slika 1c). Ovaj gubitak kretanja naziva se pozadinama, a obično se mjeri u luku-minute, jednako 1/60 stepeni. Menjači dizajnirani za upotrebu sa servološkim uslugama u industrijskim aplikacijama često imaju specifikacije povratnih podataka u rasponu od 3 do 9 luka-minuta.

Torzijska krutost je otpor na uvijanje motornog vratila, elemenata prijenosa i tereta kao odgovor na primjenu obrtnog momenta. Beskonačno ukočeni sustav prenosio bi obrtni moment na opterećenje bez uglatog otkucaja o osi rotacije; Međutim, čak i čvrsta čelična osovina će se lagano uviti pod velikim opterećenjem. Veličina odstupanja varira od obrtnog momenta koji se primjenjuje, materijal prijenosnih elemenata i njihov oblik; Intuitivno, dugi, tanki dijelovi će se uviti više od kratkih, masti. Ovaj otpor uvijanje je ono što čini da zavojnice izvori, kao što komprimira proljeće uvija svaki prelaz žice malo; FATTER žica čini čvrpom proljeće. Sve manje od beskonačne torzijske krutosti uzrokuje da sistem djeluje kao proljeće, što znači da će potencijalna energija biti pohranjena u sustavu jer opterećenje otpije rotaciju.

Kada se kombinira zajedno, konačna torzijska krutost i povratnicu mogu značajno degradirati performanse Servo sistema. Povratak može uvesti nesigurnost, jer motorni koder ukazuje na položaj motorovskog osovine, a ne gdje je pozadina dozvolila da se teret dozvoli da se teret podmiri. Backlash također uvodi probleme podešavanja kao parove opterećenja i unose u motoru nakratko kada se relativni smjer opterećenja i motora. Pored pozadine, konačna torzijska krutost pohranjuje energiju pretvaranjem neke kinetičke energije motora i učitavanje u potencijalnu energiju, oslobađajući ga kasnije. Ovo odloženo oslobađanje energije uzrokuje opterećenje oscilacija, inducira rezonancu, smanjuje maksimalnu korisnu postavku i negativno utječe na reaktivnost i rješavanje vremena servog sistema. U svim slučajevima, smanjujući zaostatak i povećanje krutosti sistema povećaće se Servo performanse i pojednostavljenje podešavanja.

Konfiguracije rotacijske osi

Najčešća konfiguracija rotacijske osi je okretni servomotor sa ugrađenim koderom za povratne informacije o položaju i mjenjač koji odgovaraju dostupnom okretnom momentu i brzinu motora na željeni obrtni moment i brzinu opterećenja. Menjač je stalan uređaj za napajanje koji je mehanički analog transformatora za podudaranje tereta.

Poboljšana hardverska konfiguracija koristi direktan rotacijski servomotor za pokretanje, koji eliminira elemente prijenosa izravnim spajanjem opterećenja na motor. Dok je konfiguracija mjenjača koristi spajanje na relativno male osovinu promjera, sustav izravnog pogona vijča opterećenja izravno u mnogo veću prirubnice rotora. Ova konfiguracija eliminira zaostali i uvelike povećava torzijsku krutost. Viši broj polja i visoki namoti zakretnog momenta izravnih pogonskih motora odgovaraju karakteristikama obrtnog momenta i brzine mjenjača s omjerom 10: 1 ili više.