Gírstilltur servómótor getur verið gagnlegur fyrir snúningshreyfingartækni, en það eru áskoranir og takmarkanir sem notendur þurfa að vera meðvitaðir um.
Eftir: Dakota Miller og Bryan Knight
Námsmarkmið
- Raunveruleg snúningsservókerfi ná ekki fullkominni frammistöðu vegna tæknilegra takmarkana.
- Nokkrar gerðir af snúnings servómótorum geta veitt notendum ávinning, en hver hefur sérstaka áskorun eða takmörkun.
- Beindrifnir snúningsservómótorar bjóða upp á bestu afköst, en þeir eru dýrari en gírmótorar.
Í áratugi hafa gíraðir servómótorar verið eitt af algengustu verkfærunum í iðnaðar sjálfvirkni verkfærakistunni. Gírmótorar bjóða upp á staðsetningar, hraðasamsvörun, rafræna kambur, vinda, spenna, herða forrit og passa afl servómótors á skilvirkan hátt við álagið. Þetta vekur upp spurninguna: er gíraður servómótor besti kosturinn fyrir snúningshreyfingartækni eða er til betri lausn?
Í fullkomnum heimi myndi snúningsservókerfi hafa tog- og hraðaeinkunnir sem passa við forritið þannig að mótorinn er hvorki of stór né undirstærð. Sambland af mótor, gírhlutum og álagi ætti að hafa óendanlegan snúningsstífleika og núll bakslag. Því miður skortir raunverulegur snúningsservókerfi þessa hugsjón í mismiklum mæli.
Í dæmigerðu servókerfi er bakslag skilgreint sem hreyfitap milli mótorsins og álagsins sem stafar af vélrænni vikmörkum flutningsþáttanna; þetta felur í sér allt hreyfitap í gegnum gírkassa, belti, keðjur og tengi. Þegar kveikt er á vél í upphafi mun álagið fljóta einhvers staðar í miðju vélrænu vikmörkanna (Mynd 1A).
Áður en mótorinn getur hreyft álagið sjálft verður mótorinn að snúast til að taka upp allan slaka sem er í gírhlutunum (Mynd 1B). Þegar mótorinn byrjar að hægja á sér í lok hreyfingar getur hleðslustaðan í raun farið fram úr mótorstöðunni þar sem skriðþunga ber álagið út fyrir mótorstöðuna.
Mótorinn verður aftur að taka upp slakann í gagnstæða átt áður en togi er beitt á álagið til að hægja á því (Mynd 1C). Þetta hreyfitap er kallað bakslag og er venjulega mælt í bogamínútum, jafnt og 1/60 úr gráðu. Gírkassar sem hannaðir eru til notkunar með servóum í iðnaði hafa oft bakslagsupplýsingar á bilinu 3 til 9 bogamínútur.
Snúningsstífleiki er viðnám gegn snúningi á mótorskafti, flutningsþáttum og álagi sem svar við beitingu togs. Óendanlega stíft kerfi myndi senda tog til álagsins án hornbeygju um snúningsásinn; þó mun jafnvel solid stálskaft snúast aðeins við mikið álag. Stærð sveigjunnar er mismunandi eftir toginu sem beitt er, efni flutningsþáttanna og lögun þeirra; innsæi munu langir, þunnir hlutar snúa meira en stuttir, feitir. Þessi viðnám gegn snúningi er það sem gerir spólufjöðrum virka, þar sem að þjappa gormunum snýr aðeins hverri snúningi vírsins; feitari vír gerir stífari gorm. Allt minna en óendanlegur snúningsstífleiki veldur því að kerfið virkar sem gormur, sem þýðir að hugsanleg orka verður geymd í kerfinu þar sem álagið þolir snúning.
Þegar það er sameinað saman getur endanlegur snúningsstífleiki og bakslag dregið verulega úr afköstum servókerfis. Bakslag getur leitt til óvissu þar sem mótorkóðari gefur til kynna staðsetningu mótorskafts, ekki hvar bakslagið hefur leyft álaginu að setjast. Bakslag kynnir einnig stillingarvandamál þar sem álagið tengist og aftengist mótorinn stuttlega þegar álagið og mótorinn snúast í hlutfallslegri átt. Auk bakslags geymir endanlegur snúningsstífleiki orku með því að breyta hluta af hreyfiorku mótorsins og hleðslu í hugsanlega orku og losar hana síðar. Þessi seinkaða orkulosun veldur sveiflu álags, framkallar ómun, dregur úr hámarks nothæfum stillingarávinningi og hefur neikvæð áhrif á svörun og stöðvunartíma servókerfisins. Í öllum tilvikum mun það að draga úr bakslagi og auka stífleika kerfis auka servóafköst og einfalda stillingu.
Snúningsás servómótor stillingar
Algengasta uppsetningin á snúningsás er snúnings servómótor með innbyggðum kóðara fyrir stöðuviðbrögð og gírkassa til að passa tiltækt tog og hraða mótorsins við tilskilið tog og hraða álagsins. Gírkassinn er stöðugt afltæki sem er vélræn hliðstæða spenni til að passa álag.
Bætt vélbúnaðaruppsetning notar beindrifinn snúningsservómótor, sem útilokar flutningseiningarnar með því að tengja álagið beint við mótorinn. Meðan gírmótoruppsetningin notar tengingu við skaft með tiltölulega litlum þvermál, þá festir beina drifkerfið álagið beint á mun stærri snúningsflans. Þessi uppsetning útilokar bakslag og eykur snúningsstífleika til muna. Hærri skautafjöldi og háa togvindar beindrifna mótora passa við tog og hraðaeiginleika gírmótors með hlutfallinu 10:1 eða hærra.
Pósttími: 12. nóvember 2021
