Survekaar

Servosüsteemid on elektromeetaaniliste toodete oluline komponent, pakkudes kõrgeimat dünaamilise reageerimise ja pöördemomendi tiheduse taseme. Seega on juhtsüsteemide arengusuund asendada traditsioonilised hüdraulilised, alalisvoolu-, sammus- ja vahelduvvoolu muutuva sagedusega juhtimissüsteemid vahelduvvoolu servojuhtega, saavutades süsteemi uue taseme jõudlust, sealhulgas lühemad tsükliaegadet, suurem tootlikkus, parem usaldusväärsus ja pikem eluiga. Et saavutada servomootoritest paremat jõudlust, on oluline mõista nende kasutamise omadusi.

Tavalised probleemid servo mootorite kasutamisel

Probleem 1: Müra ja ebastabiilsus

Kliendid kogevad sageli liialdatud müra ja ebastabiilset toimimist, kui kasutavad masinatel servo-mootoreid. Paljude kasutajate esimene reaktsioon on eeldada, et servo-mootor on halva kvaliteediga, sest mõnikord viib selle asendamine sammumootoriga või muutuva sagedusega mootoriga oluliselt väiksemasse mürasse ja ebastabiilsusse. Pinnaliselt näib see olevat servo-mootori süü, kuid tema tööpõhimõtte täpne analüüs näitab, et see järeldus on täiesti vale.

AL-servosüsteem koosneb: servotraivist, servomotorist ja tagasisideandurist (tavaliselt on servomootorites sisseehitatud optiline kodeerija). Kõik need komponendid töötavad suletud juhtimissüsteemis: traiv saab väljast parameetrite andmeid, seejärel tarnib mootorile teatud voolu, mille mootor muudab pöördemomendiks, et liigutada koormust. Koormus liigub või kiirendab/aeglustab oma omaduste kohaselt. Andurid mõõdavad koormuse asukohta, mistõttu võrdleb traiv soovitud väärtust tegeliku asukohaväärtusega. Seejärel kohandatakse mootori voolu nii, et tegelik asukohaväärtus jääks kooskõlla soovitud väärtusega. Kui koormuses tekkinud äkiline muutus põhjustab kiiruse muutumist, tuvastab kodeerija selle kiirusemuutuse ja reageerib kohe servotraivile. Traiv kohandab seejärel servomootorile tarnitavat voolu, et arvestada koormuse muutust, ja taastab soovitud kiiruse. AL-servosüsteem on väga reageeriv täiesti suletud süsteem. Koormuse kõikumiste ja kiiruse korrigeerimise vaheline viivitus on väga lühike. Seega on süsteemi reageerimise tegelik piirangute tegur mehaaniliste ühendusseadmete edastusaja pikkus.

Probleem kaks: Inertsia sobitamine

Inertsia probleeme tekib sageli servo süsteemi valimisel ja seadistamisel!

Täpsemalt ilmnevad need järgmiselt:

1. Servo süsteemi valimisel tuleb arvesse võtta mitte ainult mootori pöördemomenti ja nimikiirust, vaid ka mehaanilise süsteemi inertsiamomenti, mis on teisendatud mootori teljele. Seejärel valitakse mootor sobiva inertsiamomendiga, lähtudes tegelikest mehaanilistest toimimisnõuetest ja töödeldavate detailide kvaliteedinõuetest.

2. Seadistamisel (käsirežiimis) on inertsiasuhte parameetri õige määramine eelduseks mehaanilise ja servo süsteemi optimaalse jõudluse täielikuks kasutamiseks. See on eriti oluline süsteemides, kus nõutakse kõrgemat kiirust ja täpsust (Delta servo inertsiasuhte parameetrid on 1–37, JL/JM).

Mõju: Transmissiooni inerts mõjutab servo süsteemi täpsust, stabiilsust ja dünaamilist vastust. Suur inerts põhjustab suurt mehaanilist konstanti, aeglase vastuse ja süsteemi omavõnkesageduse vähenemise, mistõttu on süsteem kergesti resonantsi kalduv. See piirab servo ribalaiust ning mõjutab servo täpsust ja vastuse kiirust. Inertsi sobiv suurendamine on kasulik ainult madala kiirusega liikumise parandamiseks. Seega tuleb mehaanilises disainis inerts minimeerida nii palju kui võimalik ilma süsteemi jäikuse mõjutamiseta.

Kuidas määrata mehaanilise süsteemi dünaamilisi omadusi: Mehaanilise süsteemi dünaamiliste omaduste mõõtmisel on väiksem inerts parem süsteemi dünaamiline vastus; suurem inerts tähendab suuremat mootorile rakenduvat koormust ja keerulisemat juhtimist. Siiski peab mehaanilise süsteemi inerts sobima mootori inertsiga. Erinevatel mehhanismidel on erinevad inertsisobituse põhimõtted ja nende valikul on erinevad tagajärjed.

Näiteks põhjustab koorma inertsu suurenemine CNC-töötluskeskuses servo-mootoriga kõrgkiirusel lõikeprotsessil järgmist:

1. Juhtkäskude muutumisel kulub mootoril rohkem aega, et saavutada uue käsu nõutud kiirus;

2. Kui töömasin teeb kiireid kaarekujulisi lõike kahe telje suunas, tekib olulisi vigu. Tavaliselt ei esine ülaltoodud probleeme tingimusel, et JL≦JM;

3. Kui JL ≥ 3 × JM, siis mootori juhitavus väheneb oluliselt, eriti selgelt täheldatav kõrgkiirusel kaarekujulise lõike tegemisel.

Erinevad mehaanilised toimingud ja töötlemiskvaliteedi nõuded määravad erinevad suhted JL ja JM vahel. Inertsiaalset sobitust tuleb määrata lähtuvalt mehaaniliste protsessi omadustest ja töötlemiskvaliteedi nõuetest.

Küsimus 3: Servomootori valik

Pärast mehaanilise edastusskeemi valikut tuleb servomootori mudel ja suurus valida ja kinnitada.

(1) Valikutingimused

Üldiselt tuleb servomootori valimisel täita järgmised tingimused:

1. Maksimaalne mootori pöörlemiskiirus > süsteemi maksimaalne nõutav kiirus.

2. Mootori rotori inertsia vastab koormuse inertsiale.

3. Pidev koormuslik tööpinge ≤ mootori nimipingele.

4. Maksimaalne mootori väljundpinge > süsteemi maksimaalne nõutav pinge (pinge kiirendamise ajal).

(2) Valiku arvutamine

1. Inertsia vastavuse arvutamine (JL/JM)

2. Pöörlemiskiiruse arvutamine (koorma otsa kiirus, mootori otsa kiirus)

3. Koormamomendi arvutamine (pidev koormatöömomend, momend kiirendamise ajal)