Servomutur gerat jista' jkun utli għat-teknoloġija tal-moviment rotatorju, iżda hemm sfidi u limitazzjonijiet li l-utenti jeħtieġ li jkunu konxji tagħhom.
Minn: Dakota Miller u Bryan Knight
Objettivi tat-Tagħlim
- Sistemi servo rotatorji fid-dinja reali ma jilħqux il-prestazzjoni ideali minħabba limitazzjonijiet tekniċi.
- Diversi tipi ta' servomotors rotatorji jistgħu jipprovdu benefiċċji għall-utenti, iżda kull wieħed għandu sfida jew limitazzjoni speċifika.
- Is-servomotors rotatorji b'sewqan dirett joffru l-aħjar prestazzjoni, iżda huma aktar għaljin mill-gearmotors.
Għal għexieren ta' snin, is-servomotors bil-gerijiet kienu waħda mill-aktar għodod komuni fil-kaxxa tal-għodda tal-awtomazzjoni industrijali. Is-servomotors bil-gerijiet joffru applikazzjonijiet ta' pożizzjonament, tqabbil tal-veloċità, camming elettroniku, tkebbib, tensjoni, issikkar u jqabblu b'mod effiċjenti l-qawwa ta' servomotor mat-tagħbija. Dan iqajjem il-mistoqsija: huwa servomotor bil-gerijiet l-aħjar għażla għat-teknoloġija tal-moviment rotatorju, jew hemm soluzzjoni aħjar?
F'dinja perfetta, sistema ta' servo rotatorju jkollha klassifikazzjonijiet tat-torque u tal-veloċità li jaqblu mal-applikazzjoni sabiex il-mutur la jkun kbir iżżejjed u lanqas żgħir wisq. Il-kombinazzjoni tal-mutur, l-elementi tat-trażmissjoni, u t-tagħbija għandu jkollha ebusija torsjonali infinita u żero backlash. Sfortunatament, is-sistemi ta' servo rotatorji tad-dinja reali ma jilħqux dan l-ideal fi gradi differenti.
F'sistema servo tipika, il-backlash huwa definit bħala t-telf ta' moviment bejn il-mutur u t-tagħbija kkawżat mit-tolleranzi mekkaniċi tal-elementi tat-trażmissjoni; dan jinkludi kwalunkwe telf ta' moviment fil-gearboxes, ċinturini, ktajjen, u couplings. Meta magna tinxtegħel inizjalment, it-tagħbija tittajjar x'imkien fin-nofs tat-tolleranzi mekkaniċi (Figura 1A).
Qabel ma t-tagħbija nnifisha tkun tista' tiġi mċaqalqa mill-mutur, il-mutur irid idur biex jieħu l-laxk kollu li jkun hemm fl-elementi tat-trażmissjoni (Figura 1B). Meta l-mutur jibda jiddeċelera fi tmiem moviment, 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 irid jerġa' jieħu l-laxk fid-direzzjoni opposta qabel ma japplika t-torque fuq it-tagħbija biex inaqqas il-veloċità tagħha (Figura 1C). Dan it-telf ta' moviment jissejjaħ backlash, u tipikament jitkejjel f'minuti ta' ark, ugwali għal 1/60 ta' grad. Il-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 torsjonali hija r-reżistenza għat-tidwir tax-xaft tal-mutur, l-elementi tat-trażmissjoni, u t-tagħbija b'reazzjoni għall-applikazzjoni tat-torque. Sistema infinitament riġida tittrażmetti t-torque lit-tagħbija mingħajr deflessjoni angolari madwar l-assi tar-rotazzjoni; madankollu, anke xaft tal-azzar solidu se jitgħawweġ ftit taħt tagħbija tqila. Il-kobor tad-deflessjoni jvarja mat-torque applikat, il-materjal tal-elementi tat-trażmissjoni, u l-għamla tagħhom; intuwittivament, partijiet twal u rqaq se jitgħawġu aktar minn dawk qosra u ħoxnin. Din ir-reżistenza għat-tidwir hija dak li tagħmel il-molol coil jaħdmu, peress li l-kompressjoni tal-molol iddawwar ftit kull dawra tal-wajer; wajer aktar oħxon jagħmel molol aktar riġidu. Kull ħaġa inqas minn ebusija torsjonali infinita tikkawża li s-sistema taġixxi bħala molol, li jfisser li l-enerġija potenzjali tinħażen fis-sistema hekk kif it-tagħbija tirreżisti r-rotazzjoni.
Meta kkombinati flimkien, l-ebusija torsjonali finita u l-backlash jistgħu jiddegradaw b'mod sinifikanti l-prestazzjoni ta' sistema servo. Il-backlash jista' jintroduċi inċertezza, peress li l-encoder tal-mutur jindika l-pożizzjoni tax-xaft tal-mutur, mhux fejn il-backlash ippermetta lit-tagħbija toqgħod. Il-backlash jintroduċi wkoll kwistjonijiet ta' rfinar hekk kif it-tagħbija tingħaqad u tinqata' mill-mutur fil-qosor meta t-tagħbija u l-mutur ireġġgħu lura d-direzzjoni relattiva. Minbarra l-backlash, l-ebusija torsjonali finita taħżen l-enerġija billi tikkonverti parti mill-enerġija kinetika tal-mutur u t-tagħbija f'enerġija potenzjali, u tirrilaxxaha aktar tard. Dan ir-rilaxx imdewwem tal-enerġija jikkawża oxxillazzjoni tat-tagħbija, jikkaġuna reżonanza, inaqqas il-qligħ massimu ta' rfinar użabbli u jħalli impatt negattiv fuq ir-rispons u l-ħin ta' ssetiljar tas-sistema servo. Fil-każijiet kollha, it-tnaqqis tal-backlash u ż-żieda tal-ebusija ta' sistema se jżidu l-prestazzjoni tas-servo u jissimplifikaw l-irfinar.
Konfigurazzjonijiet tas-servomotor tal-assi rotatorju
L-aktar konfigurazzjoni komuni tal-assi rotatorju hija servomutur rotatorju b'encoder integrat 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 hija apparat ta' qawwa kostanti li huwa l-analogu mekkaniku ta' transformer għat-tqabbil tat-tagħbija.
Konfigurazzjoni mtejba tal-ħardwer tuża servomutur rotatorju b'sewqan dirett, li jelimina l-elementi tat-trażmissjoni billi jgħaqqad direttament it-tagħbija mal-mutur. Filwaqt li l-konfigurazzjoni tal-mutur tal-gerijiet tuża akkoppjar ma' xaft b'dijametru relattivament żgħir, is-sistema ta' sewqan dirett torbot it-tagħbija direttament ma' flanġ tar-rotor ħafna akbar. Din il-konfigurazzjoni telimina l-backlash u żżid ħafna l-ebusija torsjonali. L-għadd ogħla ta' poli u l-koljaturi ta' torque għoli tal-muturi b'sewqan dirett jaqblu mal-karatteristiċi tat-torque u l-veloċità ta' mutur tal-gerijiet b'proporzjon ta' 10:1 jew ogħla.
Ħin tal-posta: 12 ta' Novembru 2021
