Un servomotor orientat poate fi util pentru tehnologia de mișcare rotativă, dar există provocări și limitări pe care utilizatorii trebuie să le conștientizeze.
De: Dakota Miller și Bryan Knight
Obiective de învățare
- Sistemele rotative rotative din lumea reală nu se încadrează pe performanța ideală datorită limitărilor tehnice.
- Mai multe tipuri de servomotori rotativi pot oferi beneficii pentru utilizatori, dar fiecare are o provocare sau o limitare specifică.
- Direct Drive Rotary Servomotors oferă cele mai bune performanțe, dar sunt mai scumpe decât motocicletele de viteze.
De zeci de ani, servomotorii orientați au fost unul dintre cele mai frecvente instrumente din cutia de instrumente de automatizare industrială. Sevromotorii angrenate oferă poziționare, potrivire a vitezei, camere electronice, înfășurare, tensiune, întărirea aplicațiilor și se potrivesc eficient cu puterea unui servomotor la sarcină. Acest lucru ridică întrebarea: este un Servomotor orientat cea mai bună opțiune pentru tehnologia de mișcare rotativă sau există o soluție mai bună?
Într-o lume perfectă, un sistem rotativ de servo ar avea calificări de cuplu și viteză care se potrivesc cu aplicația, astfel încât motorul să nu aibă dimensiuni excesive, nici sub dimensiuni subterane. Combinația de motor, elemente de transmisie și sarcină ar trebui să aibă o rigiditate torsională infinită și un reacție zero. Din păcate, sistemele de servo rotative din lumea reală nu se potrivesc cu diferite grade.
Într -un sistem servo tipic, reacția este definită ca pierderea mișcării între motor și sarcina cauzată de toleranțele mecanice ale elementelor de transmisie; Aceasta include orice pierdere de mișcare în cutii de viteze, curele, lanțuri și cuplaje. Când o mașină este pornită inițial, sarcina va pluti undeva în mijlocul toleranțelor mecanice (Figura 1A).
Înainte ca sarcina în sine să poată fi deplasată de motor, motorul trebuie să se rotească pentru a prelua toate slăbiciunile existente în elementele de transmisie (figura 1B). Când motorul începe să se decelereze la sfârșitul unei mișcări, poziția de încărcare poate depăși de fapt poziția motorului, deoarece impulsul transportă sarcina dincolo de poziția motorului.
Motorul trebuie să preia din nou slăbiciunea în direcția opusă înainte de a aplica cuplul la sarcină pentru a -l decelera (Figura 1C). Această pierdere a mișcării se numește reacții și este de obicei măsurată în minute de arc, egală cu 1/60th dintr-un grad. Cutiile de viteze proiectate pentru a fi utilizate cu Servos în aplicații industriale au adesea specificații de reacție cuprinse între 3 și 9 minute de arc.
Rigiditatea torsională este rezistența la răsucirea arborelui motorului, a elementelor de transmisie și a sarcinii ca răspuns la aplicarea cuplului. Un sistem infinit de rigid ar transmite cuplul la sarcină fără o deviere unghiulară cu privire la axa de rotație; Cu toate acestea, chiar și un ax solid de oțel se va răsuci ușor sub sarcină grea. Mărimea devierii variază în funcție de cuplul aplicat, de materialul elementelor de transmisie și de forma acestora; Intuitiv, părțile lungi, subțiri se vor răsuci mai mult decât cele scurte, grase. Această rezistență la răsucire este ceea ce face ca arcurile de bobină să funcționeze, pe măsură ce comprimarea arcului răsucește ușor fiecare rotire a firului; Sârmă mai grasă face un arc mai rigid. Orice mai puțin decât rigiditatea torsională infinită face ca sistemul să acționeze ca un arc, ceea ce înseamnă că energia potențială va fi stocată în sistem, deoarece sarcina rezistă la rotație.
Atunci când sunt combinate împreună, rigiditatea torsională finită și reacția pot degrada semnificativ performanța unui sistem servo. Readlash poate introduce incertitudine, deoarece codificatorul motorului indică poziția arborelui motorului, nu în cazul în care reacția a permis să se stabilească încărcarea. Backlash introduce, de asemenea, probleme de reglare pe măsură ce cuplurile de încărcare și se decuplează scurt de la motor atunci când sarcina și motorul inversează direcția relativă. În plus față de reacții, rigiditatea torsională finită stochează energie prin transformarea o parte din energia cinetică a motorului și încărcarea în energie potențială, eliberându -l mai târziu. Această eliberare de energie întârziată provoacă oscilație de încărcare, induce rezonanță, reduce câștigurile maxime de reglare utilizabile și are un impact negativ asupra receptivității și a timpului de soluționare a sistemului servo. În toate cazurile, reducerea reacției și creșterea rigidității unui sistem va crește performanța servo și va simplifica reglarea.
Configurații Servomotor axe rotative
Cea mai frecventă configurație a axei rotative este un servomotor rotativ cu un codificator încorporat pentru feedback-ul poziției și o cutie de viteze pentru a se potrivi cu cuplul și viteza disponibilă a motorului la cuplul și viteza necesară a sarcinii. Cutia de viteze este un dispozitiv de alimentare constant care este analogul mecanic al unui transformator pentru potrivirea sarcinii.
O configurație hardware îmbunătățită folosește un Servomotor rotativ cu unitate directă, care elimină elementele de transmisie prin cuplarea directă a sarcinii la motor. În timp ce configurația de viteze folosește un cuplaj la un arbore cu diametrul relativ mic, sistemul de acționare directă șuiește sarcina direct într -o flanșă rotor mult mai mare. Această configurație elimină reacția și crește foarte mult rigiditatea torsională. Numărul mai mare de stâlpi și înfășurările de cuplu ridicate ale motoarelor cu acționare directă se potrivesc cu caracteristicile cuplului și vitezei unei motoare de viteze cu un raport de 10: 1 sau mai mare.
Timpul post: 12-2021 nov
