Drajv dirett vs servomotor rotanti bil-gerijiet: Kwantifikazzjoni tal-vantaġġ tad-disinn: Parti 1

Għanijiet ta' Tagħlim

• Is-sistemi servo rotanti tad-dinja reali ma jilħqux il-prestazzjoni ideali minħabba limitazzjonijiet tekniċi.
• Diversi tipi ta 'servomotors rotanti jistgħu jipprovdu benefiċċji għall-utenti, iżda kull wieħed għandu sfida jew limitazzjoni speċifika.
• Servomuturi rotanti tas-sewqan dirett joffru l-aħjar prestazzjoni, iżda huma aktar għaljin minn gearmotors.

Għal għexieren ta 'snin, servomotors geared kienu waħda mill-aktar għodod komuni fil-kaxxa tal-għodda tal-awtomazzjoni industrijali. Sevromotors iggwidati joffru pożizzjonament, tqabbil tal-veloċità, camming elettroniku, tkebbib, tensjoni, applikazzjonijiet ta 'ssikkar u jqabblu b'mod effiċjenti l-qawwa ta' servomotor mat-tagħbija. Dan iqajjem il-mistoqsija: servomotor immirat huwa l-aħjar għażla għat-teknoloġija tal-moviment li jdur, jew hemm soluzzjoni aħjar?

F'dinja perfetta, sistema servo li jdur ikollha klassifikazzjonijiet tat-torque u tal-veloċità li jaqblu mal-applikazzjoni sabiex il-mutur la jkun ta 'daqs eċċessiv u lanqas ta' daqs żgħir. Il-kombinazzjoni ta 'mutur, elementi ta' trasmissjoni, u tagħbija għandu jkollha ebusija torsjonali infinita u backlash żero. Sfortunatament, is-sistemi servo rotanti tad-dinja reali ma jilħqux dan l-ideali fi gradi differenti.

F'sistema servo tipika, backlash huwa definit bħala t-telf ta 'moviment bejn il-mutur u t-tagħbija kkawżata mit-tolleranzi mekkaniċi tal-elementi tat-trasmissjoni; dan jinkludi kwalunkwe telf ta 'moviment matul il-gearboxes, ċinturini, ktajjen, u couplings. Meta magna tkun inizjalment mixgħula, it-tagħbija se tgħolli f'wiċċ l-ilma x'imkien fin-nofs tat-tolleranzi mekkaniċi (Figura 1A).

Qabel ma t-tagħbija nnifisha tista 'tiġi mċaqalqa mill-mutur, il-mutur għandu jdur biex jieħu l-laxk kollu eżistenti fl-elementi tat-trasmissjoni (Figura 1B). Meta l-mutur jibda jonqos fit-tmiem ta 'ċaqliq, il-pożizzjoni tat-tagħbija tista' fil-fatt taqbeż il-pożizzjoni tal-mutur hekk kif il-momentum iġorr it-tagħbija lil hinn mill-pożizzjoni tal-mutur.

Il-mutur għandu jerġa 'jieħu s-slack fid-direzzjoni opposta qabel ma japplika t-torque għat-tagħbija biex jonqosha (Figura 1C). Dan it-telf ta 'moviment jissejjaħ backlash, u huwa tipikament imkejjel f'ark-minuti, ugwali għal 1/60th ta' grad. Gearboxes iddisinjati għall-użu ma 'servos f'applikazzjonijiet industrijali spiss ikollhom speċifikazzjonijiet ta' backlash li jvarjaw minn 3 sa 9 minuti ta 'ark.

L-ebusija tat-torsjoni hija r-reżistenza għat-tidwir tax-xaft tal-mutur, l-elementi tat-trażmissjoni, u t-tagħbija b'reazzjoni għall-applikazzjoni tat-torque. Sistema infinitament iebsa tittrasmetti t-torque għat-tagħbija mingħajr deflessjoni angolari madwar l-assi tar-rotazzjoni; madankollu, anke xaft tal-azzar solidu se jdawwar ftit taħt tagħbija tqila. Il-kobor tad-deflessjoni jvarja bit-torque applikat, il-materjal tal-elementi tat-trasmissjoni, u l-forma tagħhom; intuwittivament, partijiet twal u rqaq se jdawwar aktar minn dawk qosra u grassi. Din ir-reżistenza għat-tidwir hija dak li jagħmel il-molol coil jaħdmu, peress li l-kompressjoni tar-rebbiegħa tgħawweġ kull dawra tal-wajer ftit; wajer fatter jagħmel rebbiegħa iebsa. Xi ħaġa inqas minn ebusija tat-torsjoni infinita tikkawża li s-sistema taġixxi bħala molla, li jfisser li l-enerġija potenzjali tkun maħżuna fis-sistema hekk kif it-tagħbija tirreżisti r-rotazzjoni.

Meta magħquda flimkien, ebusija torsjonali finita u backlash jistgħu jiddegradaw b'mod sinifikanti l-prestazzjoni ta 'sistema servo. Backlash jista 'jintroduċi inċertezza, peress li l-encoder tal-mutur jindika l-pożizzjoni tax-xaft tal-mutur, mhux fejn il-backlash ippermettiet li t-tagħbija toqgħod. Backlash jintroduċi wkoll kwistjonijiet ta 'rfinar peress li t-tagħbija tikkoppja u tiżparla mill-mutur fil-qosor meta t-tagħbija u l-mutur ireġġgħu lura direzzjoni relattiva. Minbarra l-backlash, l-ebusija tat-torsjoni finita taħżen l-enerġija billi tikkonverti ftit mill-enerġija kinetika tal-mutur u t-tagħbija f'enerġija potenzjali, u tirrilaxxha aktar tard. Dan ir-rilaxx tal-enerġija mdewwem jikkawża oxxillazzjoni tat-tagħbija, jinduċi reżonanza, inaqqas il-qligħ massimu tal-irfinar li jista 'jintuża u jaffettwa b'mod negattiv ir-rispons u l-ħin ta' settlement tas-sistema servo. Fil-każijiet kollha, it-tnaqqis tar-reazzjoni u ż-żieda tal-ebusija ta 'sistema se jżidu l-prestazzjoni tas-servo u jissimplifikaw l-irfinar.

Konfigurazzjonijiet ta 'servomotor ta' assi li jdur

L-aktar konfigurazzjoni komuni tal-assi li jdur hija servomotor li jdur b'kodifikatur mibni għal feedback tal-pożizzjoni u gearbox biex tqabbel it-torque u l-veloċità disponibbli tal-mutur mat-torque u l-veloċità meħtieġa tat-tagħbija. Il-gearbox huwa apparat ta 'qawwa kostanti li huwa l-analogu mekkaniku ta' transformer għat-tqabbil tat-tagħbija.

Konfigurazzjoni ta 'hardware mtejba tuża servomotor li jdur b'sewqan dirett, li jelimina l-elementi ta' trasmissjoni billi jgħaqqad direttament it-tagħbija mal-mutur. Filwaqt li l-konfigurazzjoni tal-gearmotor tuża igganċjar ma 'xaft ta' dijametru relattivament żgħir, is-sistema ta 'drive dirett torbot it-tagħbija direttament għal flanġ tar-rotor ħafna akbar. Din il-konfigurazzjoni telimina l-backlash u żżid ħafna l-ebusija tat-torsjoni. L-għadd tal-arbli ogħla u t-tkebbib tat-torque għoli tal-muturi tas-sewqan dirett jaqblu mat-torque u l-karatteristiċi tal-veloċità ta 'gearmotor bi proporzjon ta' 10:1 jew ogħla.