Direkte aandrywing vs Rotary Servomotor: 'n Kwantifisering van die ontwerpvoordeel: Deel 1

Leerdoelstellings

• Rotary servo-stelsels in die wêreld kom nie van die ideale prestasie nie as gevolg van tegniese beperkings.
• Verskeie soorte roterende servomotors kan voordele vir gebruikers inhou, maar elkeen het 'n spesifieke uitdaging of beperking.
• Direct Drive Rotary Servomotors bied die beste prestasie, maar dit is duurder as ratmotors.

Gerigte servomotors is al dekades een van die algemeenste instrumente in die industriële outomatiseringsgereedskap. Gerateerde sevromotors bied posisionering, snelheidsaanpassing, elektroniese vaspen, kronkel, spanning, verskerp toepassings en pas doeltreffend ooreen met die krag van 'n servomotor op die las. Dit laat die vraag ontstaan: is 'n gerigte servomotor die beste opsie vir Rotary Motion Technology, of is daar 'n beter oplossing?

In 'n perfekte wêreld sou 'n roterende servo-stelsel wringkrag en snelheidsbeoordelings hê wat ooreenstem met die toepassing, sodat die motor nie te groot of ondergroot is nie. Die kombinasie van motor, transmissie -elemente en las moet oneindige torsie -styfheid en nul terugslag hê. Ongelukkig is die roterende servo -stelsels van die wêreld nie van hierdie ideaal in verskillende grade nie.

In 'n tipiese servo -stelsel word terugslag gedefinieer as die verlies aan beweging tussen die motor en die las wat veroorsaak word deur die meganiese toleransies van die transmissie -elemente; Dit sluit in enige bewegingsverlies deur ratkaste, gordels, kettings en koppelings. As 'n masjien aanvanklik aangeskakel is, sal die las êrens in die middel van die meganiese toleransies dryf (Figuur 1A).

Voordat die vrag self deur die motor beweeg kan word, moet die motor draai om alle slapheid in die transmissie -elemente op te neem (Figuur 1B). As die motor aan die einde van 'n skuif begin vertraag, kan die lasposisie die motorposisie inhaal, aangesien momentum die las buite die motorposisie dra.

Die motor moet weer die slapheid in die teenoorgestelde rigting opneem voordat die wringkrag op die las aangebring word om dit te vertraag (Figuur 1C). Hierdie bewegingsverlies word terugslag genoem, en word tipies gemeet in boog-minuut, gelyk aan 1/60ste van 'n graad. Ratkaste wat ontwerp is vir gebruik met servo's in industriële toepassings, het dikwels terugslagspesifikasies wat wissel van 3 tot 9 boog-minuut.

Torsie -styfheid is die weerstand teen die draai van die motoras, transmissie -elemente en die las in reaksie op die toediening van die wringkrag. 'N Oneindig stywe stelsel sal die wringkrag na die las oordra, sonder dat die hoek van die rotasie -as van die hoek afbuig; Selfs 'n soliede staalas sal egter effens onder swaar las draai. Die omvang van die buiging wissel met die wringkrag toegepas, die materiaal van die transmissie -elemente en die vorm daarvan; Intuïtief, lang, dun dele sal meer as kort, vet, draai. Hierdie weerstand teen draai is wat spoelvere laat werk, aangesien die veerdraaie elke draai van die draad effens saamgepers word; Vetterende draad maak 'n stywer lente. Enigiets minder as oneindige torsie -styfheid veroorsaak dat die stelsel as 'n lente optree, wat beteken dat potensiële energie in die stelsel gestoor sal word, aangesien die las weerstand bied teen rotasie.

As dit saam gekombineer word, kan eindige torsie -styfheid en terugslag die werkverrigting van 'n servo -stelsel aansienlik verneder. Die terugslag kan onsekerheid inbring, aangesien die motorkodeerder die posisie van die motor se as aandui, nie waar die terugslag die las laat vaar het nie. Backlash stel ook instellingsprobleme bekend as die vragpare en ontkoppeling van die motor kortliks wanneer die las en motoriese omgekeerde relatiewe rigting. Benewens die terugslag, stoor eindige torsie -styfheid energie deur sommige van die kinetiese energie van die motor en las in potensiële energie te omskep en dit later vry te laat. Hierdie vertraagde energievrystelling veroorsaak lasweer, veroorsaak resonansie, verminder die maksimum bruikbare instelwinste en beïnvloed die responsiwiteit en die vestigingstyd van die servo -stelsel negatief. In alle gevalle sal die vermindering van die terugslag en die verhoging van die styfheid van 'n stelsel die servo -prestasie verhoog en vereenvoudiging vereenvoudig.

Roterende as servomotoriese konfigurasies

Die mees algemene draai-askonfigurasie is 'n roterende servomotor met 'n ingeboude enkodeerder vir posisie-terugvoer en 'n ratkas om by die beskikbare wringkrag en die snelheid van die motor te pas by die vereiste wringkrag en spoed van die las. Die ratkas is 'n konstante kragtoestel wat die meganiese analoog is van 'n transformator vir die bypassing van die las.

'N Verbeterde hardeware -konfigurasie gebruik 'n direkte roterende servomotor, wat die transmissie -elemente uitskakel deur die las direk aan die motor te koppel. Terwyl die ratmotorkonfigurasie 'n koppeling aan 'n relatiewe klein deursnee -as gebruik, bou die direkte dryfstelsel die las direk aan 'n veel groter rotorflens. Hierdie konfigurasie skakel die terugslag uit en verhoog die styfheid van die torsie aansienlik. Die hoër paaltelling en hoë wringkragwindings van direkte dryfmotors stem ooreen met die wringkrag en snelheidseienskappe van 'n ratmotor met 'n verhouding van 10: 1 of hoër.