Директен погон наспроти насочен ротационен сервомотор: Квантификација на предноста на дизајнот: Дел 1

Цели на учење

• Ротационите серво системи во реалниот свет не спаѓаат во идеалните перформанси како резултат на техничките ограничувања.
• Неколку видови на ротирачки сервомотори можат да обезбедат придобивки за корисниците, но секој има специфичен предизвик или ограничување.
• Rotary Servomotors Driver Drive нудат најдобри перформанси, но тие се поскапи од менувачите.

Со децении, насочени сервомотори се една од најчестите алатки во алатката за индустриска автоматизација. Насочуваните Sevromotors нудат позиционирање, совпаѓање на брзината, електронско каминг, ликвидација, затегнување, затегнување на апликации и ефикасно одговараат на моќноста на сервомоторот со товарот. Ова го поставува прашањето: дали е насочен сервомотор најдобрата опција за ротационо движење технологија, или има подобро решение?

Во совршен свет, ротирачки серво систем би имал рејтинг на вртежен момент и брзина што одговара на апликацијата, така што моторот не е ниту преголем ниту под-големина. Комбинацијата на мотор, елементи на пренос и оптоварување треба да има бесконечна торзионална вкочанетост и нула реакција. За жал, ротационите серво системи во реалниот свет не спаѓаат во овој идеал за различни степени.

Во типичен серво систем, реакцијата се дефинира како губење на движењето помеѓу моторот и товарот предизвикан од механичките толеранции на елементите на преносот; Ова вклучува каква било загуба на движење во текот на менувачите, ремените, ланците и спојките. Кога машината првично се напојува, товарот ќе лебди некаде во средината на механичките толеранции (Слика 1А).

Пред самиот товар да биде преместен од моторот, моторот мора да ротира за да ги заземе сите постојни во елементите на менувачот (Слика 1Б). Кога моторот почнува да се забавува на крајот на потегот, положбата на оптоварувањето всушност може да ја престигне положбата на моторот бидејќи моментумот го носи товарот над положбата на моторот.

Моторот повторно мора да го заземе гатачот во спротивна насока пред да нанесе вртежен момент на товарот за да го забави (Слика 1С). Оваа загуба на движење се нарекува реакција и обично се мери во лак-минути, еднаква на 1/60-та од еден степен. Менувачите дизајнирани за употреба со серво во индустриски апликации често имаат спецификации за реакција кои се движат од 3 до 9 лаци-минути.

Торзионалната вкочанетост е отпорност на извртување на моторната вратило, елементите на преносот и товарот како одговор на примената на вртежниот момент. Бесконечно тврд систем ќе пренесе вртежен момент на товарот без аголна девијација околу оската на ротација; Сепак, дури и цврста челична вратило ќе се извртува малку под тежок товар. Големината на отклонување варира со применетиот вртежен момент, материјалот на елементите на преносот и нивната форма; Интуитивно, долги, тенки делови ќе извртуваат повеќе од кратки, дебели. Овој отпор кон извртување е она што ги прави изворите на калем да работат, бидејќи малку ги компресираат пролетните пресврти секој чекор на жицата; Подесетата жица прави поцврста пролет. Нешто помалку од бесконечна торзионална вкочанетост предизвикува системот да дејствува како пролет, што значи дека потенцијалната енергија ќе се чува во системот бидејќи товарот се спротивставува на ротацијата.

Кога се комбинираат заедно, конечна торзионална вкочанетост и реакција можат значително да ги деградираат перформансите на серво системот. Реакцијата може да воведе неизвесност, бидејќи моторниот енкодер ја означува положбата на вратилото на моторот, а не таму каде што реакцијата дозволи товарот да се реши. Реакцијата, исто така, воведува проблеми со подесувањето како парови на оптоварување и накратко од моторот на кратко кога товарот и моторот за обратна релативна насока. Покрај реакцијата, конечна торзионална вкочанетост ја чува енергијата со претворање на дел од кинетичката енергија на моторот и оптоварувањето во потенцијална енергија, ослободувајќи ја подоцна. Ова задоцнето ослободување на енергија предизвикува осцилација на оптоварување, предизвикува резонанца, ги намалува максималните употребливи придобивки од подесување и негативно влијае на одговорноста и времето за решавање на серво системот. Во сите случаи, намалувањето на реакцијата и зголемувањето на вкочанетоста на системот ќе ги зголеми серво перформансите и ќе го поедностави подесувањето.

Конфигурации на сервомоторна ротирачка оска

Најчеста конфигурација на ротационата оска е ротирачки сервомотор со вграден енкодер за повратни информации од позицијата и менувач за да одговара на достапниот вртежен момент и брзината на моторот со потребниот вртежен момент и брзината на товарот. Менувачот е постојан уред за напојување што е механички аналог на трансформатор за совпаѓање на оптоварување.

Подобрената конфигурација на хардвер користи директен погон на ротациониот сервомотор, кој ги елиминира елементите на менувачот со директно спојување на товарот на моторот. Со оглед на тоа што конфигурацијата на менувачот користи спојување со вратило со релативно мал дијаметар, системот за директен погон го засилува товарот директно на многу поголема прирабница на роторот. Оваа конфигурација ја елиминира реакцијата и значително ја зголемува торзичната вкочанетост. Повисокиот број на столбови и намотките со висок вртежен момент на моторите со директен погон се совпаѓаат со карактеристиките на вртежниот момент и брзината на менувачот со сооднос од 10: 1 или повисоко.