Drive dirett vs servomotor li jdur immirat: kwantifikazzjoni tal-vantaġġ tad-disinn: Parti 1

Objettivi tat-Tagħlim

• Is-sistemi servo li jduru fid-dinja reali ma jaqblux mill-prestazzjoni ideali minħabba limitazzjonijiet tekniċi.
• Bosta tipi ta 'servomotors li jduru jistgħu jipprovdu benefiċċji għall-utenti, iżda kull wieħed għandu sfida jew limitazzjoni speċifika.
• Direct Drive Rotary Servomotors joffru l-aħjar prestazzjoni, iżda huma jiswew aktar minn gearmotors.

Għal għexieren ta ’snin, servomoturi mmirati kienu waħda mill-aktar għodod komuni fil-kaxxa tal-għodda tal-awtomazzjoni industrijali. Sevromotors immirati joffru pożizzjonament, tqabbil tal-veloċità, camming elettroniku, stralċ, tensjoni, l-issikkar tal-applikazzjonijiet u jaqblu b'mod effiċjenti mal-qawwa ta 'servomotor mat-tagħbija. Dan iqajjem il-mistoqsija: Is-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 huwa daqs żejjed u lanqas daqs daqs. Il-kombinazzjoni ta 'mutur, elementi ta' trasmissjoni, u tagħbija għandu jkollhom ebusija torsjonali infinita u żero b'lura. Sfortunatament, sistemi servo li jduru fid-dinja reali ma jaqblux minn dan l-ideal għal gradi differenti.

F'sistema ta 'servo tipika, il-backlash huwa definit bħala t-telf tal-moviment bejn il-mutur u t-tagħbija kkawżata mit-tolleranzi mekkaniċi tal-elementi tat-trasmissjoni; Dan jinkludi kwalunkwe telf ta 'moviment matul il-kaxex tal-gerijiet, ċinturini, ktajjen, u akkoppjar. Meta magna tkun inizjalment mixgħula, it-tagħbija se tifflowt 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-slack kollu li jeżisti fl-elementi ta' trasmissjoni (Figura 1B). Meta l-mutur jibda jonqos fl-aħħar ta 'mossa, il-pożizzjoni tat-tagħbija tista' effettivament 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 huwa msejjaħ backlash, u huwa tipikament imkejjel fil-minuti tal-ark, daqs 1/60 ta' grad. Il-kaxex tal-gerijiet iddisinjati għall-użu ma 'servos f'applikazzjonijiet industrijali spiss ikollhom speċifikazzjonijiet b'lura li jvarjaw minn 3 sa 9 minuti ta' ark.

L-ebusija torsjonali hija r-reżistenza għall-brim tax-xaft tal-mutur, l-elementi tat-trasmissjoni, u t-tagħbija b'reazzjoni għall-applikazzjoni tat-torque. Sistema infinitament iebsa tittrasmetti t-torque għat-tagħbija mingħajr diflessjoni angolari madwar l-assi ta 'rotazzjoni; Madankollu, anke xaft tal-azzar solidu se jgħawweġ ftit taħt tagħbija tqila. Il-kobor tad-deflessjoni jvarja mat-torque applikat, il-materjal tal-elementi tat-trasmissjoni, u l-forma tagħhom; Intuitivament, partijiet twal, irqaq se jgħawġu aktar minn dawk qosra u xaħam. Din ir-reżistenza għall-brim hija dak li jagħmel il-molol tal-coil jaħdem, billi jikkompressa ftit ir-rebbiegħa kull dawra tal-wajer; Wajer eħfef jagħmel rebbiegħa iktar iebsa. Kull ħaġa inqas minn ebusija torsjonali infinita tikkawża li s-sistema taġixxi bħala molla, jiġifieri l-enerġija potenzjali se tinħażen fis-sistema hekk kif it-tagħbija tirreżisti r-rotazzjoni.

Meta kkombinati flimkien, ebusija fit-torsjoni finita u xogħol b'lura 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 ippermetta li t-tagħbija tissetilja. Backlash jintroduċi wkoll kwistjonijiet ta 'rfinar hekk kif il-koppji tat-tagħbija u l-għaqda mill-mutur fil-qosor meta t-tagħbija u l-mutur b'lura ta' direzzjoni relattiva. Minbarra l-azzjoni b'lura, l-ebusija tat-torsjoni finita taħżen l-enerġija billi tikkonverti ftit mill-enerġija kinetika tal-mutur u tagħbija f'enerġija potenzjali, u tirrilaxxaha aktar tard. Dan ir-rilaxx tal-enerġija mdewwem jikkawża oxxillazzjoni tat-tagħbija, jinduċi r-reżonanza, inaqqas il-qligħ massimu li jista 'jintuża u jolqot b'mod negattiv ir-rispons u l-ħin tal-issetiljar tas-sistema servo. Fil-każijiet kollha, it-tnaqqis ta 'xogħol b'lura u ż-żieda tal-ebusija ta' sistema se żżid il-prestazzjoni tas-servo u tissimplifika l-irfinar.

Konfigurazzjonijiet tas-servomotor tal-assi li jduru

L-iktar konfigurazzjoni tal-assi li jdur komuni hija servomotor li jdur b'kodifikatur inkorporat għall-feedback tal-pożizzjoni u gearbox biex jaqbel mat-torque u l-veloċità disponibbli tal-mutur mat-torque u l-veloċità meħtieġa tat-tagħbija. Il-gearbox huwa apparat ta 'enerġija kostanti li huwa l-analog mekkaniku ta' transformer għat-tqabbil tat-tagħbija.

Konfigurazzjoni tal-ħardwer imtejba tuża servomotor li jdur sewqan dirett, li jelimina l-elementi ta 'trasmissjoni billi jgħaqqad direttament it-tagħbija mal-mutur. Billi l-konfigurazzjoni tal-gearmotor tuża akkoppjar ma 'xaft ta' dijametru relattivament żgħir, is-sistema tas-sewqan dirett tibbenefika t-tagħbija direttament għal flanġ tar-rotor ferm akbar. Din il-konfigurazzjoni telimina x-xogħol b'lura u żżid ħafna l-ebusija torsjonali. L-għadd tal-arblu ogħla u l-koljaturi tat-torque għolja tal-muturi tas-sewqan dirett jaqblu mat-torque u l-karatteristiċi tal-veloċità ta 'gearmotor bi proporzjon ta' 10: 1 jew ogħla.