מכבש לחץ

מערכות סרוו הן רכיב קריטי במוצרים אלקטרו-מכניים, ומספקות את רמות התגובה הדינמית והצפיפות המומנט הגבוהות ביותר. לכן, מגמת הפיתוח של מערכות ההנעה היא להחליף את מערכות ההנעה המסורתיות – הידראוליות, ה-DC, הסטפר וההנעה בתדר משתנה AC – במערכות הנעה של סרוו AC, ובכך להשיג רמה חדשה של ביצועי מערכת, כולל זמני מחזור קצרים יותר, יעילות גבוהה יותר, אמינות טובה יותר ותקופת חיים ארוכה יותר. כדי להשיג ביצועים משופרים ממנועי סרוו, חשוב להבין את מאפייני השימוש שלהם.

בעיות נפוצות במוטורי סרוו בשימוש

בעיה 1: רעש ואי-יציבות

לקוחות נתקלים לעיתים קרובות ברעש מופרז ובתפעול לא יציב בעת השימוש במנועי סרוו במכונות. התגובה הראשונה של רבים מהמשתמשים היא להניח שהמנוע הוא באיכות ירודה, מאחר שפעמים רבות החלפתו למנוע צעידה או למנוע תדר משתנה מביאה לצמצום משמעותי של הרעש והאי-יציבות. לכאורה, נראה שזוהי טעות של מנוע הסרוו, אך ניתוח מעמיק של עקרון הפעולה שלו מגלה שהמסקנה הזו שגויה לחלוטין.

מערכת סרוו AC כוללת: מנהל סרוו, מנוע סרוו וחיישן משוב (בדרך כלל למנועי הסרוו יש קודר אופטי מובנה). כל הרכיבים האלה פועלים בתוך מערכת בקרה מסגרת סגורה: המנהל מקבל מידע פרמטרי מהסביבה, ולאחר מכן מספק זרם מסוים למנוע, אשר ממיר את הזרם הזה לטורק כדי להניע את העומס. העומס נע או מאיץ/מאט בהתאם לתכונותיו שלו. החיישנים מודדים את מיקום העומס, מה שגורם למנהל להשוות את ערך המידע של נקודת ההגדרה עם ערך המיקום האמיתי. לאחר מכן, על ידי התאמת הזרם שמופעל למנוע הסרוו, ערך המיקום האמיתי נשמר עקבי עם ערך מידע נקודת ההגדרה. כאשר שינוי פתאומי בעומס גורם לשינוי במהירות, הקודר מזהה את שינוי המהירות הזה ומשיב באופן מיידי למנהל הסרוו. המנהל מהתאם אז את הזרם שמסופק למנוע הסרוו כדי להתאים את עצמו לשינוי בעומס ומחזיר אותו למהירות המוגדרת. מערכת סרוו AC היא מערכת מסגרת סגורה לחלוטין ותגובה גבוהה מאוד. עיכוב הזמן בין תנודות העומס לתיקון המהירות הוא מהיר מאוד. לכן, הגורם המגביל האמיתי לתגובה של המערכת הוא זמן ההעברה של מכשירי החיבור המכניים.

הבעיה השנייה: התאמת אינרציה

בעיות אינרציה מופיעות לעיתים תכופות בבחירת מערכת סרוו ובתהליך האישוש שלה!

במיוחד, הן מתבטאות בדרך הבאה:

1. בעת בחירת מערכת סרוו, מלבד התחשבות בגורמים כגון מומנט המנוע ומהירות הסיבוב הנומינלית, עלינו גם לחשב את האינרציה של המערכת המכנית שהומרה לציר המנוע. לאחר מכן, בהתבסס על דרישות הפעולה המכנית הממשית ודרישות האיכות של החלקים המעובדים, נבחר מנוע בעל ערך אינרציה מתאים.

2. במהלך האישוש (במצב ידני), הגדרה נכונה של פרמטר יחס האינרציה היא תנאי הכרחי כדי לנצל במלואו את הביצועים האופטימליים של המערכת המכנית והמערכת של הסרוו. זה בולט במיוחד במערכות הדורשות מהירות גבוהה ודقة גבוהה (פרמטרי יחס אינרציה של סרוו דלתא הם 1–37, JL/JM).

השפעה: התמדת הטרנסמיסיה משפיעה על דיוק, יציבות ותגובת הדינמיקה של מערכת הסרוו. תמדנות גדולה גורמת לקבוע מכני גדול, תגובה איטית וירידה בתדירות הטבעית של המערכת, מה שהופך אותה לפגיעת רזוננס. זה מגביל את רוחב הפס של הסרוו ומשפיע על דיוק הסרוו ומהירות התגובה שלו. הגברת התמדנות רק מועילה לשיפור הזחל במהירויות נמוכות. לכן, בעיצוב המכניקלי יש למזער את התמדנות ככל האפשר, מבלי לפגוע בקשיחות של המערכת.

איך לקבוע את התכונות הדינמיות של מערכת מכנית: בעת מדידת התכונות הדינמיות של מערכת מכנית, ככל שהאינרציה קטנה יותר, כך תגובתה הדינמית טובה יותר; ככל שהאינרציה גדולה יותר, כך הטעינה על המנוע גדולה יותר והשליטה בה קשה יותר. עם זאת, האינרציה של המערכת המכנית חייבת להתאים לאינרציה של המנוע. למכניזמים שונים יש עקרונות שונים לבחירת התאמת אינרציה, ובהתאם לכך גם השפעות שונות.

לדוגמה, כאשר מרכז עיבוד CNC מבצע חיתוך מהיר באמצעות מנוע סרוו, עלייה באינרציה של הטעינה תגרום למשהו הבא:

1. כשפקודות השליטה משתנות, ייקח למנוע זמן ארוך יותר להגיע למהירות הנדרשת על-פי הפקודה החדשה;

2. כשמכונת העיבוד מבצעת חיתוך קשתי מהיר לאורך שני צירים, יופיעו שגיאות משמעותיות. באופן כללי, בתנאים נורמליים, אם JL≦JM, הבעיות לעיל לא יופיעו;

3. כאשר JL ≥ 3 × JM, שליטה על המנוע תקטן באופן משמעותי, במיוחד בקיצוץ עקומים במהירות גבוהה.

פעולות מכניות שונות ודרישות שונות באיכות עיבוד קובעות יחסים שונים בין JL ל-JM. קביעת התאמה של האינרציה חייבת להתבסס על מאפייני התהליך המכני ודרישות איכות העיבוד.

שאלה 3: בחירת מנוע סרוו

לאחר בחירת סכימת הפעלת ההעברה המכנית, יש לבחור ולאשר את הדגם והגודל של מנוע הסרוו.

(1) תנאי הבחירה

בדרך כלל, יש לקיים את התנאים הבאים בעת בחירת מנוע סרוו:

1. המהירות המרבית של המנוע > המהירות המרבית הנדרשת במערכת.

2. אינרציה של רוטור המנוע מתאימה לאינרציה של המטען.

3. מומנט העבודה הרציף של המנוע ≤ מומנט הנקבע של המנוע.

4. המומנט המרבי שמייצר המנוע > המומנט המרבי הנדרש במערכת (מומנט בעת ההאצה).

(2) חישוב הבחירה

1. חישוב התאמה של האינרציה (JL/JM)

2. חישוב המהירות הסיבובית (מהירות הקצה הטעון, מהירות קצה המנוע)

3. חישוב מומנט הטעינה (מומנט עבודה רציף של הטעינה, מומנט בזמן ההאצה)