Сервомоторът на Geared може да бъде полезен за технологията на въртящото движение, но има предизвикателства и ограничения, които потребителите трябва да знаят.
От: Дакота Милър и Брайън Найт
Цели на обучението
- Ротационните серво системи в реалния свят не отговарят на идеалните резултати поради технически ограничения.
- Няколко вида ротационни сервомотори могат да осигурят ползи за потребителите, но всеки има конкретно предизвикателство или ограничение.
- Ротационните сервомотори за директно задвижване предлагат най -доброто представяне, но са по -скъпи от Gearmotors.
От десетилетия сервомоторите са един от най -често срещаните инструменти в инструментариума за индустриална автоматизация. Главните севромотори предлагат позициониране, съвпадение на скоростта, електронно забиване, намотка, опъване, затягане на приложения и ефективно съответстват на силата на сервомотор на товара. Това повдига въпроса: Определен ли е сервомотор най -добрият вариант за технологията на въртящото движение или има по -добро решение?
В един перфектен свят ротационната серво система ще има рейтинги на въртящ момент и скорост, които съответстват на приложението, така че двигателят не е нито прекалено голям, нито с недостатъчен размер. Комбинацията от двигателни, трансмисионни елементи и натоварване трябва да има безкрайна торсионна твърдост и нулева реакция. За съжаление, ротационните серво системи в реалния свят не достигат този идеал в различна степен.
В типична серво система, обратната реакция се определя като загуба на движение между двигателя и натоварването, причинено от механичните отклонения на елементите на предаване; Това включва всяка загуба на движение в скоростните кутии, колани, вериги и съединители. Когато първоначално се включи машина, натоварването ще плава някъде по средата на механичните отклонения (Фигура 1А).
Преди самото натоварване да бъде преместено от двигателя, двигателят трябва да се върти, за да поеме всички слаби, съществуващи в елементите на предаване (Фигура 1В). Когато двигателят започне да се забавлява в края на движението, позицията на натоварването всъщност може да изпревари позицията на двигателя като инерция носи натоварването извън положението на двигателя.
Моторът отново трябва да поеме провисването в обратна посока, преди да приложи въртящ момент върху товара, за да го забави (Фигура 1в). Тази загуба на движение се нарича обратна реакция и обикновено се измерва в дъгови минути, равна на 1/60-та степен. Скоростните кутии, предназначени за използване със сервости в индустриални приложения, често имат спецификации на обратната реакция, вариращи от 3 до 9 дъгови минути.
Торсионната твърдост е устойчивостта на усукване на вала на двигателя, елементи на предаване и натоварването в отговор на прилагането на въртящия момент. Безкрайно твърда система би предала въртящия момент на натоварването без ъглово отклонение около оста на въртене; Въпреки това, дори твърд стоманен вал ще се усуква леко под силен товар. Величината на отклонение варира в зависимост от прилагания въртящ момент, материалът на елементите на предаване и тяхната форма; Интуитивно, дълги, тънки части ще се завъртят повече от къси, мазнини. Тази устойчивост на усукване е това, което кара пружините на бобините да работят, тъй като леко компресирането на пружинните обрати на всеки завой на жицата; Fatter Wire прави по -твърда пружина. Всичко, което е по -малко от безкрайната торсионна твърдост, кара системата да действа като пружина, което означава, че потенциалната енергия ще се съхранява в системата, тъй като натоварването се съпротивлява на въртенето.
Когато се комбинират заедно, крайната торсионна твърдост и обратната реакция могат значително да влошат работата на серво система. Обратната реакция може да въведе несигурност, тъй като енкодерът на двигателя показва позицията на вала на двигателя, а не там, където обратната реакция е позволила натоварването да се утаи. Обратната реакция също въвежда проблеми с настройката, тъй като натоварването на двойките и се отделя от двигателя за кратко, когато натоварването и обратната връзка на двигателя. В допълнение към обратната реакция, ограничената торсионна твърдост съхранява енергия, като преобразува част от кинетичната енергия на двигателя и натоварването в потенциална енергия, освобождавайки я по -късно. Това забавено освобождаване на енергия причинява трептене на натоварването, предизвиква резонанс, намалява максималните използваеми печалби и отрицателно влияе върху времето за отзивчивост и уреждане на серво системата. Във всички случаи намаляването на обратната реакция и увеличаването на сковаността на системата ще увеличи производителността на серво и ще опрости настройката.
Сервомоторни конфигурации на въртяща ос
Най-често срещаната конфигурация на въртящата ос е въртящ се сервомотор с вграден енкодер за обратна връзка на позицията и скоростна кутия, която да съответства на наличния въртящ момент и скоростта на двигателя до необходимия въртящ момент и скоростта на товара. Скоростната кутия е устройство с постоянна захранване, което е механичният аналог на трансформатор за съвпадение на натоварване.
Подобрената хардуерна конфигурация използва ротационен сервомотор на директно устройство, който елиминира елементите на предаване, като директно свързва натоварването с двигателя. Докато Gearmotor Configuration използва свързване към сравнително малък вал с диаметър, системата за директно задвижване засилва товара директно към много по -голям фланец на ротора. Тази конфигурация елиминира обратната реакция и значително увеличава торсионната твърдост. По -високият брой на полюсите и високите намотки на въртящия момент на двигателите с директно задвижване съответстват на въртящия момент и характеристиките на скоростта на Gearmotor със съотношение 10: 1 или по -висока.
Време за публикация: ноември 12-2021
