Pagrindiniai komponentai Servo variklis
Variklio montavimas: Jėgos šaltinis
Pagrindinėje bet kokio servavaračio dalyje yra variklio mazgas, kuris elektros energiją verčia tikru judėjimu. Ši dalis iš tikrųjų užtikrina tikslų judėjimą. Yra keletas variklių variantų, tokių kaip kintamosios ir nuolatinės srovės modeliai, kiekvienas tinkamesnis skirtingoms užduotims. Dažniausiai renkamasi kintamosios srovės variklius, kai reikia nuolatinės greičio per veikimą, tuo tarpu nuolatinės srovės versijos dažniausiai renkamos ten, kur reikia keisti greitį ir sukimo momentą judėjimo metu. Renkantis variklį svarbu atkreipti dėmesį į naudingumo rodiklius ir galios išvestį, nes tai daro įtaką tiek visos sistemos našumui, tiek suvartojamos energijos kiekiui per laiką. Atsižvelgiant į realius duomenis, matyti, kad šių aspektų tikslus derinimas ne tik padeda sistemoms ilgiau tarnauti, bet ir padidina jų patikimumą, kas ypač svarbu gamybos aplinkoje esantiems įrenginių valdytojams.
Atsarginis įrenginys: Tikslios Valdymo Elementas
Atgalinio ryšio įrenginiai yra svarbūs, kad būtų išlaikytas tikslumas servavaruokliuose, nes jie pateikia realaus laiko informaciją apie variklio padėtį, jo sukiojimosi greitį ir jėgą, kurią jis taiko. Šie įrenginiai praktiškai sieja tai, ko nori valdymo sistema, su tuo, kas iš tikrųjų vyksta pačiame variklyje. Daugelyje gamyklų šiam darbui naudojami arba enkoderiai, arba resolveriai. Enkoderiai puikiai tinka ten, kur reikia tikslaus judėjimo, kaip, pavyzdžiui, puslaidininkių gamybos įrenginiuose. Jie pateikia labai detalią padėties informaciją. Tačiau resolveriai geriau veikia sunkiomis sąlygomis, todėl jie dažnai naudojami sunkiose pramonės aplinkose, kur yra dulkių ir vibracijos. Atsižvelgiant į faktinius gamyklų duomenis, įmonės, investuojančios į kokybiškas atgalinio ryšio sistemas, pastebi akivaizdžius pagerinimus tiek variklių darbo tikslume, tiek bendroje energijos vartojimo efektyvumo padidėjime. Tai pastaraisiais metais sukėlė jų platesnį panaudojimą robotikoje ir automatizuotose gamybos linijose.
Valdymo Apipavidalinis: Operacijų Galvas
Valdiklio grandinė yra pagrindinė servavairo sistemos dalis, priimanti signalus ir nustatanti, kaip turėtų judėti variklis. Ši dalis tvarko sudėtingas valdymo technikas, tokias kaip PID valdymas (proportional, integral, derivative – proporcingas, integralinis, diferencialinis), kad viskas veiktų sklandžiai reikiamu lygiu. Kai valdiklis modifikuoja savo veiklą pagal tai, ką jis mato vykstant šiuo metu per atgalinio ryšio mechanizmus, jis užtikrina, kad variklis tiksliai sektų ten, kur jam reikia eiti, nekrypdamas nuo kurso. Mes pastebėjome tikrą pagerėjimą, kaip greitai šie varikliai reaguoja dėl geresnių algoritmų kūrimo, o tai pastaruoju metu turėjo daug įtakos robotų konstrukcijos projektams. Efektyvumo ir tikslumo padidėjimas yra svarbus ir įvairiose pramonės šakose. Galvokite apie automobilių gamyklas, kur reikia tikslaus surinkimo arba lėktuvų sistemų, reikalaujančių tikslios pozicionavimo operacijos skrydžių metu.
Supratimas apie eleičių montavimą
Statoriaus ir rotoriaus konfigūracija
Servo variklio veikimas labai priklauso nuo statoriaus ir rotoriaus konfigūracijos, nes šios dalys kartu verčia elektrinę energiją į tikrą judėjimą. Statorius viduje variklio lieka nejudrus ir apvyniotas laidų ritėmis. Kai pateikiama energija, susidaro magnetinis laukas. Tuo tarpu rotorius turi pritvirtintus magnetus ir sukasi viduje statoriaus sukurto magnetinio lauko. Būtent šis tarpusavio poveikis tarp jų ir leidžia pasiekti judėjimą. Ritei apsukti įtaką daro jų išdėstymas, kuris tiesiogiai veikia variklio našumą. Kai kurios konfigūracijos duoda geresnių rezultatų nei kitos. Pvz., koncentruotos ritės pasižymi didesniu sukimo momentu, tačiau gali būti mažiau efektyvios. Kita vertus, išsklaidytos ritės paprastai veikia sklandžiau ir su mažesnėmis energijos nuostolėmis, nors ir ne tokį aukštą grynąjį galingumą.
Varikliai be šluostų ir su šluostomis
Iš esmės yra du pagrindiniai servavarilių tipai: su šepetėliais ir be šepetėlių. Šepetėlių varikliams būdingas paprastas dizainas ir jie paprastai pigesni, nes naudoja mažus anglinius šepetėlius, perduodančius energiją viduje besisukančiai daliai. Todėl juos dažnai galima rasti pigiuose žaisluose arba pradedančiųjų robotuose, kur svarbiausia kaina. Tačiau čia yra viena bėda: šie šepetėliai laikui bėgant niplepa ir reikia juos reguliariai keisti. Bešepetėlių varikliams – visai kita istorija. Neturėdami visų tų niplepstančių dalių, jie veikia šiau, tvarūs ilgiau ir paprastai geriau veikia. Šie varikliai naudojami nuo aukštojo lygio dronų, skrendančių po sandėlius, iki tikslumo CNC staklių, apdirbančių metalą gamyklųse. Pažvelkite ir į jų amžiaus skaičius. Daugelis šepetėlių variklių veikia apie 3000 valandų, kol reikia atlikti priežiūrą, tuo tarpu bešepetėlių modeliai gali be jokios priežiūros veikti 10 000 valandų arba dar ilgiau. Neverta stebėtis, kad vis daugiau įmonių renkasi šiuos patikimesnius variantus, kai svarbi patikimumas.
Atgalinis ryšys servo varikliuose
Encoderio tipai ir skiriamoji geba
Svarbu žinoti apie skirtingus enkoderių tipus ir jų skiriamąją gebą, kad būtų pasiekti tikslūs rezultatai naudojant sraigtaveržius. Dažniausiai yra du pagrindiniai variantai: inkrementiniai enkoderiai ir absoliutiniai enkoderiai. Inkrementiniai enkoderiai stebi, kiek kažkas pajudėjo nuo pradinio taško, skaičiuodami impulsų signalus. Absoliutiniai enkoderiai veikia kitaip – jie iš karto pateikia tikslią pozicijos informaciją, nereikalaudami pirmiausia nustatyti atskaitos taško. Enkoderio skiriamoji geba nurodo, kiek atskirų pozicijų įrenginys gali faktiškai aptikti, o tai praktinėse pogramėse daro įtaką galutiniam tikslumui. Kai sistemos naudoja aukštesnės raiškos enkoderius, jos gauna geresnius duomenis, kurie leidžia pasiekti sklaidesnį judėjimo valdymą ir didesnį tikslumą. Pavyzdžiui, paimkime robotų rankas gamybos įrenginiuose. Įdiegus aukštos kokybės enkoderius, šie įrenginiai gali tiksliai montuoti komponentus gamybos procese, o tai galiausiai padeda gauti geresnės kokybės produktus ir sutaupyti laiko visame procese.
Rezolverio funkcionalumas
Servo variklių sistemose rezolveriai yra būtini tiksliai atsakomybei gauti, ypač kai svarbiausia patikimumas. Šie įrenginiai sudaryti iš rotoriaus ir statoriaus su apvijomis, veikiantys panašiai kaip besisukantis transformatorius, kad būtų pateikiama nuolatinė padėties informacija. Tai, kas tikrai išskiria rezolverius, yra jų atsparumas. Jie gali išlaikyti įvairias sunkias sąlygas, įskaitant ekstremalų karštį, nuolatinį vibravimą, o netgi purvą ir nešvarumus, kurie išjungtų kitus daviklius. Dėl šios priežasties daugelis aviacijos ir gynybos pramonės gamintojų labai pasikliauja jais. Pavyzdžiui, lėktuvų valdymo sistemose šie komponentai toliau veikia nepaisant visų stresinių veiksnių skrydžių metu. Tik viena aviacijos sritis turi daugybę pavyzdžių, parodančių, kodėl rezolveriai išlieka pagrindinėmis sprendimų, kai gedimas paprasčiausiai neįmanomas, priemonėmis.
Valdymo grandinės sutrikimas
PWM signalų apdorojimas
PWM svarbiai prisideda prie valdymo servavarams, nes daro įtaką jų sukiojimosi greičiui ir padėčiai. Pagrindinėje prasme, PWM tiesiog keičia elektros signalo įjungimo ir išjungimo trukmę per kiekvieną variklio ciklą. Kai šie impulsai tinkamai sureguliuojami, jie iš esmės keičia variklio našumo svarbius aspektus, tokius kaip greitis ir sukimo momento lygis. Energijos tiekimo būdas nulemia variklio veikimą. Varikliai, veikiantys pagal aukštos dažnio PWM, juda kur kas sklandžiau ir tiksliau nei tie, kurie naudoja žemesnius dažnius. Inžinieriai, dirbantys su pramonės automatizavimo sistemomis, tai žino iš patirties. Gerai parinkta PWM ne tik padeda pagerinti variklių našumą, bet ir ilgainiui sutaupo energiją, taip pat užtikrina, kad varikliams reikėtų ilgiau tarnauti prieš keičiant dalių.
Klaidų pagreitinimo etapai
Klaidų stiprinimas yra labai svarbus, kad servavariai veiktų tinkamai, nes padeda išlaikyti sklandžią veiklą ir greitą reakciją, kai tai būtina. Iš esmės, šie stiprinimo etapai priima atgalinį ryšį iš variklio ir taiso viską, kas neatitinka turimos būklės. Jei yra padėties arba greičio nukrypimas, sistema jį aptinka iš karto. Daugelis inžinierių pasikliauja tokiais dalykais kaip PID valdikliai – Proporcingasis, Integralinis, Derivacinis – kad galėtų susitvarkyti su visomis šiomis korekcijomis. Jie jau seniai egzistuoja, tačiau vis dar gerai atlieka savo funkcijas. Tyrimai parodė, kad geresnės klaidų taisymo technikos gali padidinti reakcijos laiką apie 20% daugelyje servosistemų. Tai paaiškina, kodėl gamintojai toliau investuoja į šią sritį, nes greitesnė reakcija reiškia tikslų darbą pramonės aplikacijose.
Varomosios mechanizmo pagrindai
Ratų sumažinimo sistemos
Redukcijos sistemos svarbiai prisideda prie servavarikliai, padidindamos sukimo momentą ir geriau kontroliuodamos variklio sukiojimosi greitį. Kai gamintojai montuoja įvairius pavarų tipus, įskaitant paplitusius tiesiabriaunius, įstrižabriaunius ir planetarinius mechanizmus, jie leidžia varikliui dirbti su didesnėmis apkrovomis be būtinybės didinti variklio matmenų ar sunaudoti papildomą energiją. Pasirinkimas tarp šių pavarų įtakoja našumą. Tiesiabriauniai dažniausiai naudojami paprastesnėse konstrukcijose dėl jų paprastos gamybos ir pakankamai patikimumo kasdieniam naudojimui. Planetariniai mechanizmai suteikia daugiau sukimo momento mažesnėje vietoje ir sklandesnį veikimą, todėl inžinieriai dažniausiai juos renkasi sunkesnėms pramonės sąlygoms. Šias pavarų redukcijas galima rasti visur gamybos įmonėse, ypač robotų rankose, dirbančiose gamybos linijose. Be tinkamų pavarų, šios mašinos negalėtų išlaikyti tikslių judesių, reikalingų kokybiškai surinkimui iš dienos į dieną.
Išvesties ašies specifikacijos
Kai vertinama, kas leidžia servavarams dirbti su įvairia įmone, išvesties veleno techninės charakteristikos yra labai svarbios. Veleno dydis ir medžiaga, iš kurios jis pagamintas, daugeliu atvejų daro įtaką variklio patikimumui ir našumui. Kiek didesni velenai gali atlaikyti didesnes apkrovas, todėl jie dažnai naudojami pramonės sąlygose. Svarbi ir medžiaga – nepridėtinis plienas geriau atlaiko nubrozdinimus ir dėvėjimą, o titanas suteikia dar didesnį stiprumą, kai svarbu taupyti vietą. Vadovaujantis standartiniais reikalavimais, tokiais kaip nustatyti ISO ar ANSI, padeda gamintojams sukurti ilgaamžiškesnius ir sklandžiau veikiančius velenų dizainus. Teisingai parinkus šiuos parametrus, variklis realiomis sąlygomis veikia taip, kaip ir turėtų, o ne tik teoriškai. Tikslios specifikacijos tampa būtinos bet kokiai sistemai, kur prastojo laiko kaina yra didelė ir svarbu tikslumas.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kokie yra pagrindiniai serva variklio dalys?
Pagrindiniai servoelektromotores komponentai apima variklio montažą, atgalinio ryšio įrenginį, valdymo elektroniką ir varomosios mechanizmo esminius elementus, tokiais kaip ratai su mažinimo sistemomis ir išvesties ašies specifikacijos.
Kodėl be šluostų varikliai yra pasirenkami daugiau nei su šluostomis varikliais?
Be šluostų varikliai yra populiariausi dėl jų aukštesnio efektyvumo, mažesnių priežiūros reikalavimų ir ilgesnio naudojimo laiko, todėl jie yra tinkami sudėtingoms programoms.
Kaip atgalinio ryšio įrenginys gerina servoelektromotoriaus našumą?
Atgalinio ryšio įrenginys teikia realiu laiku duomenis apie variklio padėtį, greitį ir momentą, leidžiant tiksliai kontroliuoti našumą ir leidžiant sistemei sutelkti skirtumą tarp komandinių signalų ir variklio atsakymo.
Kokia PWM vaidmenis servu varikliuose?
PWM, arba Impulsų Trukmės Moduliacija, naudojama kontroliuoti greitį ir padėtį, kintant elektros signalo ciklų trukmei, kurios įtaka variklio veikimo rodikliams, tokiais kaip greitis ir momentas.
Kaip齿轮减速系统privalumai servu varikliuose?
Graudių mažinimo sistemos didina momentą ir leidžia tiksliai valdyti variklio greitį, padedant valdyti didesnius krūves be variklio dydžio ar energijos suvartojimo padidinimo.