Servo motors

Servo motors

Trīs servomotoru vadības režīmi:

• Ātruma kontroles režīms
• Griezes momenta kontroles režīms
• Pozīcijas kontroles režīms

Attiecībā uz servo piedziņas reakcijas ātrumu griezes momenta režīms ietver vismazāko skaitļošanas slodzi, kas ļauj visātrāk reaģēt uz vadības signāliem. Pozīcijas režīmam ir nepieciešams visvairāk aprēķinu, kā rezultātā reakcija uz vadības signāliem ir vislēnākā.

Ja kustības laikā ir nepieciešama augsta dinamiskā veiktspēja, ir nepieciešami reāllaika motora pielāgojumi. Ja pašam kontrollerim ir lēns apstrādes ātrums (piem., PLC vai zemas -gala kustības kontrolleri), izmantojiet pozīcijas kontroles režīmu. Ja kontrolierim ir ātrs apstrādes ātrums, var izmantot ātruma režīmu. Tādējādi pozīcijas cilpa tiek pārvietota no diskdziņa uz kontrolieri, samazinot diskdziņa darba slodzi un uzlabojot efektivitāti (piemēram, vairums vidējas un augstas klases kustības kontrolieru). Ja ir pieejams augstāks{13}}līmeņa kontrolleris, var izmantot arī griezes momenta režīmu, pārvietojot ātruma cilpu arī prom no piedziņas. Parasti tas ir iespējams tikai ar augstas klases specializētiem kontrolieriem, un šādos gadījumos servomotori vispār nav nepieciešami.

Griezes momenta kontroles režīms

Griezes momenta vadības režīms iestata motora vārpstas izejas griezes momenta lielumu, izmantojot ārējo analogo ieeju vai tiešu adreses piešķiršanu. Piemēram, ja 10 V atbilst 5 Nm, iestatot ārējo analogo ieeju uz 5 V, motora vārpstas jauda ir 2,5 Nm: - Ja motora vārpstas slodze ir mazāka par 2,5 Nm, motors griežas uz priekšu. - Kad ārējā slodze ir vienāda ar 2,5 Nm, motors pārstāj griezties, ja motors griežas atpakaļ{{9},2. (Parasti notiek gravitācijas{11}}slodzes apstākļos). Griezes momenta lielumu var regulēt, uzreiz mainot analogās ievades iestatījumu vai mainot atbilstošās adreses vērtību, izmantojot sakaru protokolus.

Šo lietojumprogrammu galvenokārt izmanto uztīšanas un attīšanas ierīcēs ar stingrām materiāla spēka prasībām, piemēram, stiepļu uztīšanas iekārtās vai optiskās šķiedras vilkšanas mašīnās. Griezes momenta iestatījumi ir dinamiski jāpielāgo, pamatojoties uz izmaiņām tinuma rādiusā, lai nodrošinātu, ka materiāla spēks paliek nemainīgs neatkarīgi no rādiusa izmaiņām.

Pozīcijas kontroles režīms

Pozīcijas vadība parasti nosaka rotācijas ātrumu, izmantojot ārējo ievades impulsu frekvenci, un aprēķina rotācijas leņķi, pamatojoties uz impulsu skaitu. Daži servo atbalsta arī tiešu ātruma un pārvietojuma piešķiršanu, izmantojot sakaru protokolus. Pateicoties precīzai ātruma un pozīcijas kontrolei, šis režīms parasti tiek izmantots pozicionēšanas sistēmās.

Pielietojums ietver CNC darbgaldus, drukas iekārtas utt.

Ātruma kontroles režīms

Rotācijas ātrumu var kontrolēt, izmantojot analogo ieeju vai impulsa frekvenci. Integrējot ar augšējā-līmeņa kontrollera ārējās-cilpas PID vadību, ātruma režīms var veikt arī pozicionēšanu. Tomēr, lai veiktu aprēķinus, motora pozīcijas signāls vai tiešās slodzes pozīcijas signāls ir jāpārsūta uz augšējā-līmeņa kontrolleri. Pozīcijas režīms atbalsta arī tiešās slodzes{6}}gala pozīcijas signāla noteikšanu. Šajā gadījumā kodētājs motora vārpstas galā uzrauga tikai motora ātrumu, savukārt pozīcijas signālu nodrošina noteikšanas ierīce tieši pēdējās slodzes galā. Šī pieeja samazina kļūdas, ko rada starpposma pārraides mehānismi, uzlabojot sistēmas kopējo pozicionēšanas precizitāti.

Lineāro motoru darbības princips

Lineārais motors ir piedziņas ierīce, kas tieši pārvērš elektrisko enerģiju lineārā mehāniskā kustībā, atverot slēgtu magnētisko lauku atvērtā, tādējādi novēršot vajadzību pēc jebkādiem starpposma pārveidošanas mehānismiem.

Struktūra

Lineārā motora struktūru var vizualizēt, radiāli sadalot rotējošo motoru [skatiet att.{0}}] un izvēršot tā apkārtmēru taisnā līnijā. Stators atbilst lineārā motora primārajam tinumam, savukārt rotors atbilst sekundārajam tinumam. Kad strāva plūst caur primāro tinumu, gaisa spraugā starp primāro un sekundāro tinumu tiek ģenerēts ceļojoša viļņa magnētiskais lauks. Šis ceļojošā viļņa magnētiskais lauks mijiedarbojas ar pastāvīgajiem magnētiem sekundārajā tinumā, radot dzinējspēku, tādējādi panākot kustīgo komponentu lineāru kustību. Pēdējos gados vairākas attīstītās valstis ir sākušas izmantot lineāro motoru tehnoloģiju CNC darbgaldu lineārās kustības piedziņas sistēmām, aizstājot tradicionālo servomotoru + lodveida skrūvju piedziņas sistēmu, gūstot milzīgus panākumus.

Att.. 3 Rotējoša motora radiālais šķērsgriezums-

Lineāro motoru un tradicionālo rotējošo motoru un lodveida skrūvju kustības sistēmu salīdzinājums

Darbgaldu padeves sistēmās galvenā atšķirība starp tiešo piedziņu, izmantojot lineāros motorus, un parasto rotācijas motora transmisiju ir mehāniskās transmisijas komponentu likvidēšana starp motoru un darba galdu (seglu). Tas samazina darbgalda padeves transmisijas ķēdes garumu līdz nullei, tāpēc šo pārraides metodi sauc arī par "nulles transmisiju". Šī "nulles transmisijas" pieeja nodrošina veiktspējas rādītājus un priekšrocības, kas nav sasniedzamas ar parastajām rotācijas motora piedziņām.

1. Ātrs -ātrums

Likvidējot mehāniskās transmisijas komponentus ar ievērojamām reakcijas laika konstantēm (piemēram, lodveida skrūves), slēgtās -cilpas vadības sistēmas dinamiskās reakcijas veiktspēja ir ievērojami uzlabota, nodrošinot ārkārtīgi ātras un jutīgas reakcijas.

2. Precizitāte

Lineārā piedziņas sistēma novērš transmisijas pretsparu un kļūdas, ko izraisa mehāniski komponenti, piemēram, svina skrūves, samazinot izsekošanas kļūdas interpolācijas kustības laikā, kas rodas pārraides sistēmas nobīdes dēļ. Izmantojot lineāro pozīcijas noteikšanas atgriezeniskās saites vadību, var ievērojami uzlabot darbgaldu pozicionēšanas precizitāti.

3. Augsta dinamiskā stingrība

"Tiešās piedziņas" pieeja novērš kustības aizkavēšanos, ko izraisa elastīga deformācija, berzes nodilums un atstarpe starppārvades saitēs palaišanas, ātruma maiņas un virziena maiņas laikā. Tas arī uzlabo transmisijas stingrību.

4. Liela ātruma un īsi paātrinājuma/palēninājuma cikli

Lineārie motori, kas sākotnēji izstrādāti magnētiskās levitācijas vilcieniem (sasniedz ātrumu līdz 500 km/h), bez piepūles atbilst īpaši lielajiem padeves ātrumiem (60–100 m/min vai vairāk), kas nepieciešami liela ātruma apstrādei. To "nulles transmisijas" dizains nodrošina īpaši lielu-ātruma reakciju, krasi saīsinot paātrinājuma un palēninājuma ciklus. Tas nodrošina tūlītēju ātrdarbīgu-palaišanu un precīzu, tūlītēju apturēšanu liela ātruma darbības laikā. Ir sasniedzami lieli paātrinājuma/palēninājuma rādītāji, parasti sasniedzot 2–10 g (g=9.8m/s²), savukārt rullīšu skrūvju piedziņas parasti sasniedz tikai maksimālo paātrinājumu 0,1–0,5 g.

5. Neierobežots gājiena garums

Savienojot lineāros motorus virknē gar vadošo sliedi, gājiena garumu var pagarināt uz nenoteiktu laiku.

6. Klusa darbība ar zemu trokšņa līmeni

Likvidējot mehānisko berzi no tādām detaļām kā transmisijas skrūves un izmantojot rites vadotnes vai magnētiskās levitācijas vadotnes (bez mehāniska kontakta), darbības troksnis ir ievērojami samazināts.

7. Augsta efektivitāte

Starpposma transmisijas elementu neesamība novērš enerģijas zudumus no mehāniskās berzes, būtiski uzlabojot transmisijas efektivitāti.

Lineāro motoru un tradicionālo rotācijas motoru salīdzinājums ir parādīts 1-1 tabulā:

Lineāro motoru un parasto rotējošo motoru salīdzinājums