Pemacu Langsung vs Servomotor Berputar Bergandu: Kuantifikasi Kelebihan Reka Bentuk: Bahagian 1

Objektif pembelajaran

• Sistem servo rotary dunia nyata kurang daripada prestasi ideal kerana batasan teknikal.
• Beberapa jenis servomotor berputar boleh memberi manfaat kepada pengguna, tetapi masing -masing mempunyai cabaran atau batasan tertentu.
• Servomotor Rotary Drive Langsung menawarkan prestasi terbaik, tetapi mereka lebih mahal daripada gearmotors.

Selama beberapa dekad, servomotor yang diarahkan telah menjadi salah satu alat yang paling biasa dalam kotak alat Automasi Perindustrian. Sevromotors yang diarahkan menawarkan kedudukan, pencocokan halaju, camming elektronik, penggulungan, ketegangan, mengetatkan aplikasi dan dengan cekap sepadan dengan kuasa servomotor ke beban. Ini menimbulkan persoalan: Adakah servomotor yang diarahkan pilihan terbaik untuk teknologi gerakan berputar, atau adakah penyelesaian yang lebih baik?

Di dunia yang sempurna, sistem servo berputar akan mempunyai penilaian tork dan kelajuan yang sepadan dengan aplikasi supaya motor tidak berukuran atau kurang bersaiz. Gabungan motor, elemen penghantaran, dan beban harus mempunyai kekakuan kilasan tak terhingga dan tindak balas sifar. Malangnya, sistem servo rotary dunia sebenar tidak mencukupi untuk pelbagai peringkat ini.

Dalam sistem servo biasa, tindak balas ditakrifkan sebagai kehilangan gerakan antara motor dan beban yang disebabkan oleh toleransi mekanikal unsur -unsur penghantaran; Ini termasuk sebarang kehilangan gerakan di seluruh kotak gear, tali pinggang, rantai, dan gandingan. Apabila mesin pada mulanya dikuasakan, beban akan terapung di suatu tempat di tengah -tengah toleransi mekanikal (Rajah 1A).

Sebelum beban itu sendiri boleh dipindahkan oleh motor, motor mesti berputar untuk mengambil semua kendur yang ada dalam elemen penghantaran (Rajah 1B). Apabila motor mula merosot pada akhir langkah, kedudukan beban sebenarnya boleh mengatasi kedudukan motor sebagai momentum membawa beban di luar kedudukan motor.

Motor mesti sekali lagi mengambil kekurangan ke arah yang bertentangan sebelum menggunakan tork ke beban untuk mempercepatkannya (Rajah 1C). Kehilangan gerakan ini dipanggil tindak balas, dan biasanya diukur dalam arka-minit, sama dengan 1/60 darjah. Kotak gear yang direka untuk digunakan dengan servos dalam aplikasi perindustrian sering mempunyai spesifikasi tindak balas antara 3 hingga 9 arka-minit.

Kekakuan kilasan adalah rintangan untuk memutar aci motor, elemen penghantaran, dan beban sebagai tindak balas kepada penggunaan tork. Sistem yang tidak terhingga akan menghantar tork ke beban tanpa pesongan sudut mengenai paksi putaran; Walau bagaimanapun, walaupun aci keluli pepejal akan memutar sedikit di bawah beban berat. Besarnya pesongan berbeza dengan tork yang digunakan, bahan unsur -unsur penghantaran, dan bentuknya; Secara intuitif, panjang, bahagian nipis akan memutar lebih daripada pendek, lemak. Rintangan ini untuk memutar adalah apa yang menjadikan mata air gegelung berfungsi, sebagai memampatkan musim bunga setiap giliran dawai sedikit; Kawat Fatter membuat musim bunga yang lebih berat. Apa -apa yang kurang daripada kekakuan kilasan tak terhingga menyebabkan sistem bertindak sebagai musim bunga, yang bermaksud tenaga berpotensi akan disimpan dalam sistem sebagai beban yang tahan putaran.

Apabila digabungkan bersama, kekakuan kilasan terhingga dan tindak balas boleh merendahkan prestasi sistem servo. Backlash boleh memperkenalkan ketidakpastian, kerana pengekod motor menunjukkan kedudukan aci motor, bukan di mana tindak balas telah membenarkan beban untuk diselesaikan. Backlash juga memperkenalkan isu -isu penalaan sebagai pasangan beban dan tidak terikat dari motor secara ringkas apabila beban relatif beban dan motor. Sebagai tambahan kepada tindak balas, kekukuhan kilasan terhingga menyimpan tenaga dengan menukar beberapa tenaga kinetik motor dan beban ke dalam tenaga yang berpotensi, melepaskannya kemudian. Pelepasan tenaga yang ditangguhkan ini menyebabkan ayunan beban, mendorong resonans, mengurangkan keuntungan penalaan maksimum yang boleh digunakan dan memberi kesan negatif terhadap respons dan masa penyelesaian sistem servo. Dalam semua kes, mengurangkan tindak balas dan meningkatkan kekakuan sistem akan meningkatkan prestasi servo dan memudahkan penalaan.

Konfigurasi servomotor paksi putar

Konfigurasi paksi berputar yang paling biasa adalah servomotor berputar dengan encoder terbina dalam untuk maklum balas kedudukan dan kotak gear untuk memadankan tork dan kelajuan motor yang tersedia ke tork yang diperlukan dan kelajuan beban. Kotak gear adalah peranti kuasa malar yang merupakan analog mekanikal pengubah untuk pemadanan beban.

Konfigurasi perkakasan yang lebih baik menggunakan servomotor pemacu pemacu langsung, yang menghilangkan elemen penghantaran dengan secara langsung menggabungkan beban ke motor. Manakala konfigurasi gearmotor menggunakan gandingan ke aci diameter yang agak kecil, sistem pemacu langsung bolt beban terus ke bebibir pemutar yang lebih besar. Konfigurasi ini menghilangkan tindak balas dan sangat meningkatkan kekakuan kilasan. Kiraan kutub yang lebih tinggi dan penggulungan tork yang tinggi dari motor pemacu langsung sepadan dengan tork dan ciri -ciri kelajuan gearmotor dengan nisbah 10: 1 atau lebih tinggi.