Peamised komponendid Servo mootor
Mootoriga seotud kokkupanek: Energialähteks
Servomootori tuumas on mootori komplekt, mis muudab elektri tegelikuks liikumiseks. Just see osa teeb kogu asja tööks sobivaks, kui on vaja täpseid liikumisi. On mitmeid mootorivalikuid, näiteks AC ja DC mudelid, millest igaüks on paremini sobiv erinevateks töödeks. Enamik inimesi eelistab AC mootoreid, kui on vaja stabiilset kiirust kogu operatsiooni jooksul, samas kui DC versioone eelistatakse rohkem seal, kus kiirust ja pöördemomenti tuleb kiiresti reguleerida. Mootori valikul on väga oluline tõhususarvud ja see, kui palju võimsust see väljastab, sest need asjad mõjutavad nii süsteemi jõudlust kui ka energiakulu pikemas perspektiivis. Reaalse maailma andmete vaatamine näitab, et nende aspektide täpne seadistamine pikendab mitte ainult süsteemide eluiga, vaid suurendab ka nende usaldusväärsust, mis on tehastemenedžerite jaoks tootmiskeskkonnas väga oluline.
Tagasiside seade: Täpse juhtimise element
Tagasiside seadmed on olulised selleks, et hoida servo mootoreid täpseks, sest need annavad reaalajas teavet mootori asukoha, pöörlemise kiiruse ja rakendatava jõu kohta. Sellised seadmed ühendavad põhimõtteliselt kontrollisüsteemi soovitud toimimise ja mootori tegeliku toimimise. Enamik tehakasutab selleks ülesandeks kas kodeerijaid või resolvereid. Kodeerijad on suurepärased siis, kui midagi vajab väga täpset liikumist, näiteks pooljuhtivuse tootmisvarustuses. Need pakuvad väga üksikasjalikku asukohateavet. Rasketes tingimustes toimivad aga resolverid paremini, mistõttu kasutatakse neid sageli rasketööstuslikes keskkondades, kus tolm ja vibratsioon on probleemid. Võttes arvesse tegelike tehaste andmeid, näevad ettevõtted, kes investeerivad headesse tagasisidesüsteemidesse, märkimisväärses parandamist nii mootorite täpsuses kui ka koguenergia tõhususes. See on viinud laiemale kasutusele robotite ja automatiseeritud tootmiste ridadel viimastel aastatel.
Juhtseadme elektronika: Tegevuse ajule
Juhtimisahel toimib servomootori süsteemi keskse komponendina, võttes signaale vastu ja määrates, kuidas mootor peaks liikuma. See osa tegeleb keerukate juhtimismeetoditega, nagu näiteks PID-juhtimine (mille tähendus on proportsionaalne, integreeriv ja diferentseeriv), et kõik toimuks sujuvalt nõutaval tasemel. Kui juhtimisseade muudab oma tööd vastavalt sellele, mida see hetkel tagasiside mehhanismide kaudu näeb, hoiab see mootori liikumisel täpselt seal, kus see peab olema, ilma et see kõrvale minna. Oleme näinud reaalseid parandusi nende mootorite reageerimise kiiruses tänu paremate algoritmide arendamisele, mis on viimastel aastatel tegelikult suurt mõju avaldanud roboti disaini projektidele. Tõhususe ja täpsuse parandamine on oluline ka eri tööstusharudes. Mõelge autotöostuse vajadusele täpseks montaažiks või lennundussüsteemide vajadusele täpseks positsioneerimiseks lennu käigus.
Mootori kokkupanemise mõistmine
Staatorkofiguratsioon ja rotor
Servomotoris sõltub tema tööpõhimõte suurel määral staatiri ja rootori paigutusest, kuna need osad koos töötavad elektri muutmiseks tegelikuks liikumiseks. Staatir jääb mootori sees paigale ja sellel on ümber keele keerdud juhtmed. Kui me sellele voolu rakendame, tekib magnetväli. Samal ajal on rootoril kinnitatud magnetid ning see pöörub selle siseruumi, mille ümber staatir magnetvälja loob. Just see vastasmõju neid vahet on see, mis asjad liikuma paneb. Nende keerdude paigutus mõjutab tõesti mootori üldist toimimist. Mõned seadistused annavad paremad tulemused kui teised. Võtame näiteks tihedalt paigutatud keerdmed, mis on tugevad pöördemomendi suhtes, kuid võivad olla vähem tõhusad. Teisalt on jaotatud keerdmed kaldu sujuvamalt töötama ja raiskama vähem energiat, isegi kui need ei anna sama palju toorjõu.
Jahamata ja jahaga mootoritüübid
Põhimõtteliselt on turul kaks tüüpi servomootoreid: harjaga ja harjata. Harjaga mootoritel on lihtne disain ja need on odavamad, kuna need kasutavad väikseid süsinikharju, et edastada voolu sisemisele liikuvale osale. Seetõttu leiame neid peamiselt odavates mänguasjades või sisendtaseme robotites, kus eelarve on kõige olulisem. Kuid siin on asi: harjad kuluvad ajapikku ja neid tuleb regulaarselt vahetada. Harjata mootorid aga räägivad hoopis teistsugust lugu. Kõikvõimalike kuluvate osadeta töötavad need puhtamalt, kestavad kauem ja lihtsalt lihtsalt paremini. Need võimas mootorid on igal pool, alates kõrgeklasssetest lennukeudest, mis lendlevad ladudes, kuni täppismetallitöötlemisseadmeteni tehastes. Vaata ka eluea numbreid. Enamik harjaga mootoreid võib anda umbes 3000 tundi enne, kui neid tuleb hooldada, samas kui harjatad võivad hõlpsasti saavutada 10 000 tundi või rohkem, ilma et nad isegi higistaksid. Ei ole ime, et tööstus vahetab usaldusväärsuse pärast järjest rohkem nendele vastupidavamatele valikutele.
Tagasiside süsteemid servomehidedes
Encoderite tüübid ja resolutsioon
Erinevate kodeeritüüpide ja nende resolutsioonitasemete tundmine on täpsete tulemuste saamiseks servo mootoritest väga oluline. Kõige levinumaks on kaks põhivalikku: inkrementaalkodeerid ja absoluutkodeerid. Inkrementaalsed kodeerid jälgivad põhimõtteliselt liikumist algnurgast, loendades impulsssignaale. Absoluutkodeerid töötavad siiski erinevalt, andes kohe täpse asukoha teabe ilma vajaduseta enne viitenurga. Seda, mida me kutsume kodeeri resolutsiooniks, viitab seadme poolt tegelikult tuvastatavatele asenditele, mis muudab kõik praktiliste rakenduste tulemused. Kui süsteemid kasutavad kõrge resolutsiooniga kodeereid, saavad nad paremat andmeid, mis viivad sujuvama liikumise kontrollini ja parema täpsuseni üldiselt. Näiteks võib mainida tootmisplatsidel olevaid robotkäsi. Parimate kodeerite paigaldamisel saavad need masinad paigutada komponente täpse täpsusega tootmisprotsesside käigus, mis viib lõpptulemusena parema kvaliteediga toodeteni ja aja säästmiseni operatsioonide käigus.
Resolveri funktsionaalsus
Servomootorite süsteemides on resolverid olulised täpse tagasiside saamiseks, eriti siis, kui usaldusväärsus on kõige olulisem. Need seadmed koosnevad põhiliselt pöörduvast ja staatilisest osast mähiste abil, tootes nagu pöörduv trafo, mis annab pideva asukoha teabe. Resolverite puhul tõmbab tähelepanu nende vastupidavus. Need suudavad taluda kõigi tüüpi ebasoodsaid tingimusi, sealhulgas äärmist kuumust, pidevat vibratsiooni ning mustust ja tolmust, mis teistele anduritele kahjuks kahju teeksid. Seetõttu kasutavad neid paljud õhutööstuse ja kaitsevaldkonna tootjad. Näiteks lennukite juhtimissüsteemides jäävad komponendid edasi töötama hoolimata kõigist stressiteguritest lennuoperatsioonide ajal. Üksinda lennuvaldkond pakub tuhandeid näiteid, mis selgitavad, miks resolverid jäävad kriitiliste rakenduste puhul alati esimeseks valikuks, kus ebaõnnestumine lihtsalt pole võimalik.
Juhtelemendi lõige
PWM signaalitöötlus
PWM-l on oluline roll servo mootorite juhtimisel, kuna see mõjutab nende pöörlemise kiirust ja nende positsioneerimist. Oma olemuslikult muudab PWM põhimõtteliselt elektrisignaali sisse- ja väljalülitamise aega iga mootori läbimise tsükli jooksul. Kui need impulsid on õigesti reguleeritud, muudavad nad mootori olulisi omadusi, nagu kiirus ja pöördemoment. Võimsuse tarnetood viibib mootori tegutsemise seisukohalt kõik muudatused. Kõrge sagedusega PWM-ga töötavad mootorid liiguvad palju sujuvamalt ja reageerivad täpsemalt kui madalama sagedusega töötavad mootorid. Tööstusautomaatikasüsteemidega töötavad insenerid teavad seda oma kogemustest hästi. Korralikult seadistatud PWM süsteemid parandavad mitte ainult mootorite töökindlust, vaid aitavad ka energiasäästuks ning tagavad mootorite pikema eluea enne kui vajub osade asendamine.
Viga suurenemise tasemed
Vigade võimendamine on väga oluline selle jaoks, kuidas seervomootorid töötavad, sest see aitab asju hõlpsasti käivitada ja vajadusel kiiresti reageerida. Põhimõtteliselt võtavad need võimendusastmed tagasiside mootorist ja parandavad kõik, mis ei vasta peaks. Kui positsioonis või kiirus on kõrvalemine, siis süsteem püüab selle kohe kinni. Enamik insenere loobub selliste asjade parandamiseks asjade pealt nagu PID-regulaatorid (proportsionaalne, integreeriv, diferentseeriv). Neid on kasutatud juba ammu, kuid nad teevad siiski oma tööd üsna hästi. Uuringud näitavad, et paremad vigade parandamise tehnikad võivad paljudes seervosüsteemides reageerimisaega tõsta umbes 20%. See on mõistlik, miks tootjad jätkavad siinse valdkonna arendamist, sest kiiremad reaktsioonid tähendavad täpsemat toimimist erinevates tööstusvaldkondades.
Liikumismehhanismi põhielementid
Vähendusgeearisüsteemid
Reduktsioonisüsteemidel on suur roll siis, kui juttu on servomootoritest, kuna need suurendavad võrdluspunkti väljundit ja võimaldavad paremini kontrollida mootori töökiirust. Kui tootjad paigaldavad erinevaid hambasrattasid, sealhulgas levinud tüüpe nagu sirge-, kald- ja planetaarsed hambasratad, võimaldavad nad mootoril toime tulla suuremate koormustega, ilma et oleks vaja mootorit enda suurendada või tarbida lisajõu. Valik nende hambasratavõimaluste vahel on üsna oluline kaheksa tulemustele. Sirge hambasrattad paiknevad tavaliselt lihtsates seadmetes, kuna need on lihtne valmistada ja üldiselt piisavalt usaldusväärsed igapäevasteks operatsioonideks. Planetaarsed hambasrattad aga pakuvad palju suuremat võrdluspunkti väiksemates ruumides ning sujuvama töö, mis selgitab, miks insenerid eelistavad neid raskemate tööstuslike tööde jaoks. Näeme neid hambasratavähendusi kõikjalgi valmistusplatsidel, eriti tootmisliinidel töötavates robotkätes. Õige hambasratta puudumisel ei suudaks need masinad säilitada täpseid liigutusi, mis on vajalikud kvaliteetse montaažitöö jaoks päevast päeva.
Väljundtelje spetsifikatsioonid
Kui vaadata, mis teeb servomootori erineva varustusega hästi töötavaks, siis väljundvõlliga seotud andmed on väga olulised. Võlla suurus ja valmistusmaterjal mõjutavad otseselt mootori usaldusväärsust ja toimivust. Suuremad võllid taluvad üldiselt raskemaid koormi paremini, mistõttu neid kasutatakse keerukates tööstuskeskkondades. Oluline on ka materjal: roostevaba teras on suurepärase vastupidavusega kulgemise ja kulumise suhtes, samas kui tiitane pakub isegi suuremat tugevust, kui ruum on piiratud. Standardjuhiste, näiteks ISO või ANSI poolt seatud, järgimine aitab tootjatel luua võllikujundusi, mis on kaua elujad ja töötavad aja jooksul sujuvalt. Nende detailide õige määratlemine tagab mootori tegeliku toimimise reaalsemas olukorras, mitte ainult teoreetiliselt. Sääraste spetsifikatsioonide täpne järgmine on hädavajalik igas süsteemis, kus seisuajal on kallid kulud ja täpsus on oluline.
KKK-d
Mis on servomootori peamised komponendid?
Servomootori peamised komponendid hõlmavad mootori kokkupanekut, tagasiside seadet, juhtelemendi elektronikat ja drive-mehhanismi põhiaspekte, nagu ka ruba vähendussüsteemid ja väljundtelgude spetsifikatsioonid.
Miks on silumata mootorid siluga mootorite eesiku?
Silumata mootorid on siluga mootorite eesiku nende suurema tõhususe, madalamate hooldusnõuetega ja pikema teenindusaja tõttu, mis muudab neid sobivaks nõudva rakenduste jaoks.
Kuidas parandab tagasiside seade servomootori jõudlust?
Tagasiside seade pakub reaalajas andmeid mootori asukohast, kiirusest ja võimsusest, lubades täpsust trepida ja võimaldades süsteemil lüka ületada vahel käsklused signaalid ja mootori vastus.
Mis on PWM roll servomootorites?
PWM, ehk Pulssuuruse Modulatsioon, kasutatakse kiiruse ja asendi juhtimiseks muutes signaalsiklite kestust, mida see mõjutab mootori jõudlustunnustel nagu kiirus ja voolukombeks.
Kuidas abistab kaaslaukasustus süsteem servomootoritega?
Kaaslaukasustus süsteemid suurendavad voolukombeksi ja võimaldavad täpset kontrolli mootori kiiruse üle, aidates suuremate koormuste haldamisel ilma et mootori suurust või energiasoodsust suurendataks.