Pressbryter

Servosystemer er en avgjørende komponent i elektromekaniske produkter og tilbyr høyest nivå av dynamisk respons og dreiemomenttetthet. Derfor går utviklingstrenden for drivsystemer mot å erstatte tradisjonelle hydrauliske, likestrøms-, stegmotor- og vekselstrømsfrekvensstyrte drivsystemer med AC-servodriv, noe som oppnår et nytt nivå av systemytelse – inkludert kortere syklustider, høyere produktivitet, bedre pålitelighet og lengre levetid. For å oppnå bedre ytelse fra servomotorer er det avgjørende å forstå brukskarakteristikken deres.

Vanlige problemer med servomotorer i bruk

Problem 1: Støy og ustabilitet

Kunder opplever ofte for mye støy og ustabil drift når de bruker servomotorer på maskiner. Mange brukeres første reaksjon er å anta at servomotoren er av dårlig kvalitet, siden det noen ganger gir mye mindre støy og ustabilitet å bytte den ut med en trinnmotor eller en frekvensomformerdrift. Overfladisk sett virker dette som servomotorens feil, men en grundig analyse av dens virkemåte viser at denne konklusjonen er fullstendig feil.

Et AC-servosystem består av: en servodriver, en servomotor og en tilbakekoplingsensor (vanligvis har servomotorer en innebygd optisk enkoder). Alle disse komponentene opererer innenfor et lukket styringssystem: drivere mottar parameterinformasjon fra omgivelsene, lever deretter en viss strøm til motoren, som konverterer denne strømmen til dreiemoment for å drive lasten. Lasten beveger seg eller akselerer/deakselerer i henhold til egne egenskaper. Sensorer måler lastens posisjon, slik at drivere kan sammenligne referanseverdien med den faktiske posisjonsverdien. Ved å justere motorstrømmen opprettholdes konsistens mellom den faktiske posisjonsverdien og referanseverdien. Når en plutselig endring i lasten fører til en hastighetsendring, oppdager enkoderen denne endringen umiddelbart og sender respons til servodriveren. Deretter justerer drivere strømmen til servomotoren for å tilpasse seg lastendringen og gjenoppretter den angitte hastigheten. Et AC-servosystem er et svært responsivt, fullstendig lukket system. Tidsforsinkelsen mellom lastsvingninger og hastighetskorreksjon er meget liten. Derfor er den reelle begrensningen for systemrespons overføringstiden i mekaniske koblingsenheter.

Problem to: Treghetsmatching

Treghetsproblemer oppstår ofte under valg og feilsøking av servosystemer!

Spesifikt viser dette seg på følgende måter:

1. Ved valg av et servosystem må vi, i tillegg til å vurdere faktorer som motordreiemoment og nominell hastighet, også beregne tregheten til det mekaniske systemet omregnet til motorskiven. Deretter velger vi, basert på de faktiske kravene til den mekaniske handlingen og kvalitetskravene til de bearbeidede delene, en motor med en passende treghetsverdi.

2. Under feilsøking (i manuell modus) er riktig innstilling av treghetsforhold-parameteren en forutsetning for å utnytte den optimale ytelsen til både det mekaniske systemet og servosystemet fullt ut. Dette er spesielt tydelig i systemer som krever høy hastighet og høy nøyaktighet (Delta-servo treghetsforhold-parametre er 1–37, JL/JM).

Effekt: Transmisjons treghet påvirker nøyaktigheten, stabiliteten og den dynamiske responsen til servosystemet. Høy treghet fører til en stor mekanisk tidkonstant, treghet i respons og redusert naturlig frekvens for systemet, noe som øker risikoen for resonans. Dette begrenser servobåndbredden og påvirker både servonøyaktigheten og responsfarten. En moderat økning av tregheten er kun nyttig for å forbedre kryping ved lave hastigheter. Derfor bør tregheten minimeres så mye som mulig i mekanisk konstruksjon, uten å påvirke systemets stivhet.

Hvordan bestemme de dynamiske egenskapene til et mekanisk system: Ved måling av de dynamiske egenskapene til et mekanisk system er det bedre jo mindre tregheten er, da blir systemets dynamiske respons bedre; jo større tregheten er, jo større belastning får motoren, og jo vanskeligere blir det å regulere. Tregheten til det mekaniske systemet må imidlertid tilpasses motorens treghet. Forskjellige mekanismer har ulike prinsipper for treghetsavstemming, og disse valgene har ulike effekter.

For eksempel vil en økning i lasttregheten ved høyhastighetsfrasing med en servomotor på et CNC-maskinsenter føre til følgende:

1. Når styringskommandoene endres, tar det lengre tid før motoren oppnår den hastigheten som kreves av den nye kommandoen;

2. Når verktøymaskinen utfører rask buelignende frasing langs to akser, oppstår betydelige feil. Vanligvis oppstår ikke de ovennevnte problemene under normale forhold hvis JL ≦ JM;

3. Når JL ≥ 3 × JM, vil motorens kontrollerbarhet avta betydelig, spesielt tydelig under hurtig kurveskæring.

Forskjellige mekaniske handlinger og krav til bearbeidingskvalitet krever ulike forhold mellom JL og JM. Bestemmelsen av treghetsmatching må baseres på de mekaniske prosesskarakteristikken og kravene til bearbeidingskvaliteten.

Spørsmål 3: Valg av servomotor

Etter at det mekaniske transmisjonsskjemaet er valgt, må modell og størrelse på servomotoren velges og bekreftes.

(1) Valgkriterier

Vanligvis må følgende kriterier oppfylles ved valg av servomotor:

1. Maksimal motorsnartighet > maksimal nødvendig systemhastighet.

2. Motors rotortreghet må matche lasttregheten.

3. Kontinuerlig belastningsdriftsmoment ≤ motorens nominelle moment.

4. Maksimal motorsluttmoment > maksimalt nødvendig systemmoment (moment under akselerasjon).

(2) Utvalgsberegning

1. Treghetsmatchingsberegning (JL/JM)

2. Rotasjonshastighetsberegning (hastighet på belastningssiden, hastighet på motorsiden)

3. Belastningsmomentberegning (kontinuerlig driftsmoment for belastning, moment under akselerasjon)