Dritështja e drejtpërdrejtë kundrejt servomotorit rrotullues të drejtuar: Një sasi e avantazhit të projektimit: Pjesa 1

Objektivat e të mësuarit

• Sistemet servo rrotulluese të botës reale nuk bien nga performanca ideale për shkak të kufizimeve teknike.
• Disa lloje të servomotorëve rrotullues mund të japin përfitime për përdoruesit, por secila ka një sfidë ose kufizim specifik.
• Shërbëtorët rrotullues të drejtpërdrejtë të makinës ofrojnë performancën më të mirë, por ato janë më të shtrenjta se ingranazhet.

Për dekada të tëra, servomotorët e drejtuar kanë qenë një nga mjetet më të zakonshme në kutinë e mjeteve të automatizimit industrial. Sevromotorët e drejtuar ofrojnë pozicionim, përputhje të shpejtësisë, camming elektronik, dredha -dredha, tensionim, shtrëngim të aplikacioneve dhe përputhen në mënyrë efikase me fuqinë e një servomotori në ngarkesë. Kjo shtron pyetjen: A është një servomotor i përshtatur opsioni më i mirë për teknologjinë rrotulluese të lëvizjes, apo ka ndonjë zgjidhje më të mirë?

Në një botë të përsosur, një sistem rrotullues servo do të kishte vlerësime çift rrotullues dhe shpejtësie që përputhen me aplikimin, në mënyrë që motori të mos jetë as me madhësi dhe as nën-madhësi. Kombinimi i motorit, elementeve të transmetimit dhe ngarkesës duhet të kenë ngurtësi të pafund rrotulluese dhe reagime zero. Fatkeqësisht, sistemet servo rrotulluese të botës reale nuk i bien këtij ideali në shkallë të ndryshme.

Në një sistem tipik servo, reagimi i prapambetjes përcaktohet si humbja e lëvizjes midis motorit dhe ngarkesës së shkaktuar nga tolerancat mekanike të elementeve të transmetimit; Kjo përfshin çdo humbje lëvizjeje në të gjithë kutitë e ingranazheve, rripat, zinxhirët dhe bashkimet. Kur një makinë fillimisht është e ndezur, ngarkesa do të notojë diku në mes të tolerancave mekanike (Figura 1A).

Para se vetë ngarkesa të mund të zhvendoset nga motori, motori duhet të rrotullohet për të marrë të gjithë Slack ekzistues në elementët e transmetimit (Figura 1B). Kur motori fillon të ngadalësohet në fund të një lëvizje, pozicioni i ngarkesës në të vërtetë mund të kapërcejë pozicionin e motorit pasi vrulli mbart ngarkesën përtej pozicionit të motorit.

Motori duhet të marrë përsëri plagën në drejtim të kundërt përpara se të aplikojë çift rrotullues në ngarkesë për ta ngadalësuar atë (Figura 1C). Kjo humbje e lëvizjes quhet reagim i shpejtë, dhe zakonisht matet në minutat e harkut, e barabartë me 1/60 të një shkalle. Kutitë e ingranazheve të dizajnuara për t'u përdorur me servo në aplikimet industriale shpesh kanë specifikime të reagimit që variojnë nga 3 deri në 9 minuta hark.

Ngurtësia rrotulluese është rezistenca ndaj gjarpërimit të boshtit motorik, elementëve të transmetimit dhe ngarkesës në përgjigje të aplikimit të çift rrotullues. Një sistem pafundësisht i ngurtë do të transmetonte çift rrotullues në ngarkesë pa devijim këndor në lidhje me boshtin e rrotullimit; Sidoqoftë, edhe një bosht i ngurtë çeliku do të kthehet pak nën ngarkesën e rëndë. Madhësia e devijimit ndryshon me çift rrotullues të aplikuar, materialin e elementeve të transmetimit dhe formën e tyre; Pjesët intuitive, të gjata dhe të holla do të kthejnë më shumë sesa ato të shkurtra, me yndyrë. Kjo rezistencë ndaj gjarpërimit është ajo që e bën punën e burimeve të spirales, pasi ngjeshja e kthesave të pranverës çdo kthesë të telit pak; Teli më i dobët bën një pranverë më të fortë. Thingdo gjë më pak se ngurtësia e pafund rrotulluese bën që sistemi të veprojë si pranverë, që do të thotë se energjia e mundshme do të ruhet në sistem pasi ngarkesa i reziston rotacionit.

Kur kombinohen së bashku, ngurtësia e fundme e rrotullimit dhe reagimi mund të degradojë ndjeshëm performancën e një sistemi servo. Reagimi mund të prezantojë pasigurinë, pasi kodifikuesi i motorit tregon pozicionin e boshtit të motorit, jo aty ku reagimi ka lejuar që ngarkesa të zgjidhet. Backlash gjithashtu prezanton çështjet e akordimit si çifte ngarkese dhe zbulon nga motori shkurt kur ngarkesa dhe motori i kundërt i drejtimit relativ. Përveç reagimit, ngurtësia e fundme e ngurtësisë ruan energji duke shndërruar një pjesë të energjisë kinetike të motorit dhe ngarkesë në energji të mundshme, duke e lëshuar atë më vonë. Kjo lëshim i vonuar i energjisë shkakton lëkundje të ngarkesës, shkakton rezonancë, zvogëlon fitimet maksimale të përdorimit të përdorimit dhe ndikon negativisht në reagimin dhe kohën e zgjidhjes së sistemit servo. Në të gjitha rastet, ulja e reagimit dhe rritja e ngurtësisë së një sistemi do të rrisë performancën e servo dhe do të thjeshtojë akordimin.

Konfigurimet e servomotorit të boshtit rrotullues

Konfigurimi më i zakonshëm i boshtit rrotullues është një servomotor rrotullues me një kodues të integruar për reagimin e pozicionit dhe një kuti ingranazhi për të përputhur çift rrotullues dhe shpejtësinë e motorit në çift rrotullues të kërkuar dhe shpejtësinë e ngarkesës. Kutia e ingranazhit është një pajisje e vazhdueshme e energjisë që është analogu mekanik i një transformatori për përputhjen e ngarkesës.

Një konfigurim i përmirësuar i harduerit përdor një servomotor rrotullues të drejtpërdrejtë, i cili eliminon elementet e transmetimit duke bashkuar drejtpërdrejt ngarkesën në motor. Ndërsa konfigurimi i ingranazhit përdor një bashkim në një bosht me diametër relativisht të vogël, sistemi i drejtpërdrejtë i makinës i shtrëngon ngarkesën direkt në një fllanxhë të rotorit shumë më të madh. Kjo konfigurim eliminon reagimin e duhur dhe rrit shumë ngurtësinë rrotulluese. Numërimi më i lartë i poleve dhe dredha -dredha të larta çift rrotullues të motorëve të drejtpërdrejtë të makinës përputhen me çift rrotullues dhe karakteristikat e shpejtësisë së një ingranazhi me një raport prej 10: 1 ose më të lartë.