เครื่องดัดเบรค

ระบบเซอร์โวเป็นส่วนประกอบที่สำคัญยิ่งของผลิตภัณฑ์อิเล็กโทรเมคานิคอล โดยให้สมรรถนะในการตอบสนองแบบไดนามิกและค่าความหนาแน่นของแรงบิดในระดับสูงสุด ดังนั้น แนวโน้มการพัฒนาระบบขับเคลื่อนจึงมุ่งเน้นไปที่การแทนที่ระบบขับเคลื่อนแบบไฮดรอลิก แบบกระแสตรง แบบสตีปเปอร์ และแบบความถี่แปรผันของกระแสสลับ ด้วยระบบขับเคลื่อนเซอร์โวแบบกระแสสลับ เพื่อให้บรรลุสมรรถนะของระบบที่เหนือกว่าเดิม ทั้งในด้านเวลาไซเคิลที่สั้นลง ผลผลิตที่สูงขึ้น ความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น เพื่อให้ได้สมรรถนะที่ดีขึ้นจากมอเตอร์เซอร์โว สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจลักษณะการใช้งานของมอเตอร์เหล่านั้น

ปัญหาทั่วไปที่เกิดขึ้นกับมอเตอร์เซอร์โวขณะใช้งาน

ปัญหาข้อที่ ๑: เสียงรบกวนและความไม่เสถียร

ลูกค้ามักประสบปัญหาเสียงดังเกินไปและการทำงานไม่เสถียรเมื่อใช้มอเตอร์เซอร์โวในเครื่องจักร ปฏิกิริยาแรกของผู้ใช้ส่วนใหญ่มักจะคิดว่ามอเตอร์เซอร์โวมีคุณภาพต่ำ เนื่องจากบางครั้งการเปลี่ยนเป็นมอเตอร์สตีปเปอร์หรือมอเตอร์ความถี่แปรผันสามารถลดเสียงและความไม่เสถียรได้อย่างมาก อย่างผิวเผินแล้ว ดูเหมือนว่าข้อบกพร่องนี้เกิดจากมอเตอร์เซอร์โว แต่เมื่อวิเคราะห์หลักการทำงานของมันอย่างละเอียด จะพบว่าข้อสรุปดังกล่าวไม่ถูกต้องอย่างสิ้นเชิง

ระบบเซอร์โวแบบเอซี ประกอบด้วย: ไดรเวอร์เซอร์โว มอเตอร์เซอร์โว และเซนเซอร์ป้อนกลับ (โดยทั่วไป มอเตอร์เซอร์โวจะมีเอนโค้เดอร์ออปติคัลในตัว) องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้ทำงานภายใต้ระบบควบคุมแบบลูปปิด: ไดรเวอร์รับข้อมูลพารามิเตอร์จากภายนอก จากนั้นจ่ายกระแสไฟฟ้าบางส่วนไปยังมอเตอร์ ซึ่งแปลงกระแสไฟฟ้านั้นเป็นแรงบิดเพื่อขับเคลื่อนโหลด โหลดจะเคลื่อนที่หรือเร่ง/ลดความเร็วตามลักษณะเฉพาะของตนเอง เซนเซอร์วัดตำแหน่งของโหลด ทำให้ไดรเวอร์เปรียบเทียบค่าข้อมูลจุดตั้งค่ากับค่าตำแหน่งจริง จากนั้นปรับกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์ เพื่อรักษาค่าตำแหน่งจริงให้สอดคล้องกับค่าข้อมูลจุดตั้งค่า เมื่อโหลดเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันจนเกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็ว เอนโค้เดอร์จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความเร็วนั้นและตอบสนองต่อไดรเวอร์เซอร์โวทันที ไดรเวอร์จึงปรับกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์เซอร์โวเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงของโหลด และนำความเร็วกลับคืนสู่ค่าที่ตั้งไว้ ระบบเซอร์โวแบบเอซีเป็นระบบที่มีความไวสูงและเป็นลูปปิดแบบเต็มรูปแบบ ช่วงเวลาที่เกิดความล่าช้าระหว่างการผันผวนของโหลดกับการแก้ไขความเร็วนั้นสั้นมาก ดังนั้น ปัจจัยที่แท้จริงซึ่งจำกัดการตอบสนองของระบบคือระยะเวลาในการถ่ายโอนแรงของอุปกรณ์เชื่อมต่อทางกล

ปัญหาข้อสอง: การจับคู่ความเฉื่อย

ปัญหาความเฉื่อยมักเกิดขึ้นบ่อยระหว่างการเลือกระบบเซอร์โวและการปรับแต่งระบบ!

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปัญหานี้แสดงออกในลักษณะต่อไปนี้:

1. ขณะเลือกระบบเซอร์โว นอกเหนือจากการพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่น แรงบิดของมอเตอร์และอัตราเร็วที่กำหนดไว้แล้ว เราจำเป็นต้องคำนวณค่าความเฉื่อยของระบบเชิงกลที่แปลงมาเป็นแกนของมอเตอร์ จากนั้นจึงเลือกมอเตอร์ที่มีค่าความเฉื่อยเหมาะสมตามความต้องการของการเคลื่อนไหวเชิงกลจริง และคุณภาพที่ต้องการของชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึง

2. ระหว่างการปรับแต่งระบบ (โหมดควบคุมด้วยตนเอง) การตั้งค่าพารามิเตอร์อัตราส่วนความเฉื่อยให้ถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นเบื้องต้นเพื่อให้สามารถใช้ประสิทธิภาพสูงสุดของระบบเชิงกลและระบบเซอร์โวได้อย่างเต็มที่ ซึ่งประเด็นนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบที่ต้องการความเร็วสูงและความแม่นยำสูง (พารามิเตอร์อัตราส่วนความเฉื่อยของเซอร์โวเดลต้าคือ 1–37 โดย JL/JM)

ผลกระทบ: ความเฉื่อยของการส่งผ่านส่งผลต่อความแม่นยำ ความมั่นคง และการตอบสนองแบบไดนามิกของระบบเซอร์โว ความเฉื่อยที่มากเกินไปจะทำให้ค่าคงที่เชิงกลสูงขึ้น ส่งผลให้ระบบตอบสนองช้าลง และลดความถี่ธรรมชาติของระบบ ซึ่งทำให้เกิดภาวะเรโซแนนซ์ได้ง่ายขึ้น สิ่งนี้จำกัดแบนด์วิดท์ของระบบเซอร์โว และส่งผลต่อทั้งความแม่นยำและการตอบสนองของระบบ การเพิ่มความเฉื่อยอย่างเหมาะสมจะเป็นประโยชน์เฉพาะในการปรับปรุงปัญหาการเคลื่อนที่แบบกระตุกที่ความเร็วต่ำเท่านั้น ดังนั้น ในการออกแบบเชิงกล ควรลดค่าความเฉื่อยให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ โดยไม่กระทบต่อความแข็งแกร่งของระบบ

วิธีการระบุลักษณะเชิงพลศาสตร์ของระบบกลไก: ในการวัดลักษณะเชิงพลศาสตร์ของระบบกลไก ยิ่งค่าอินเนอร์เชียเล็กเท่าไร ระบบจะมีการตอบสนองเชิงพลศาสตร์ที่ดีขึ้นเท่านั้น แต่ถ้าค่าอินเนอร์เชียใหญ่ขึ้น จะทำให้โหลดที่ตกอยู่กับมอเตอร์เพิ่มขึ้น และควบคุมได้ยากขึ้นด้วย อย่างไรก็ตาม อินเนอร์เชียของระบบกลไกต้องสอดคล้องกับอินเนอร์เชียของมอเตอร์ โดยหลักการจับคู่อินเนอร์เชียจะแตกต่างกันไปตามกลไกแต่ละแบบ และการเลือกหลักการเหล่านี้ก็ส่งผลที่ต่างกันออกไป

ตัวอย่างเช่น เมื่อศูนย์เครื่องจักรซีเอ็นซีใช้มอเตอร์เซอร์โวในการตัดด้วยความเร็วสูง การเพิ่มขึ้นของอินเนอร์เชียโหลดจะก่อให้เกิดผลดังต่อไปนี้

1. เมื่อคำสั่งควบคุมเปลี่ยนแปลง มอเตอร์จะใช้เวลานานขึ้นกว่าจะถึงความเร็วที่คำสั่งใหม่กำหนด

2. เมื่อเครื่องจักรทำการตัดโค้งแบบเร็วพร้อมกันบนแกนสองแกน จะเกิดความคลาดเคลื่อนอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปในสภาวะปกติ หาก JL ≦ JM ปัญหาข้างต้นจะไม่เกิดขึ้น

3. เมื่อ JL ≥ 3 × JM การควบคุมมอเตอร์จะลดลงอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งขณะตัดโค้งที่ความเร็วสูง

การกระทำเชิงกลที่ต่างกันและความต้องการคุณภาพการประมวลผลที่ต่างกัน จะกำหนดความสัมพันธ์ระหว่าง JL กับ JM ที่ต่างกัน ดังนั้น การพิจารณาการจับคู่โมเมนต์ของความเฉื่อยจึงจำเป็นต้องอิงตามลักษณะกระบวนการเชิงกลและข้อกำหนดด้านคุณภาพการประมวลผล

คำถามข้อที่ 3: การเลือกมอเตอร์เซอร์โว

หลังจากเลือกแผนการส่งผ่านเชิงกลแล้ว จำเป็นต้องเลือกและยืนยันรุ่นและขนาดของมอเตอร์เซอร์โว

(1) เงื่อนไขการเลือก

โดยทั่วไป ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขต่อไปนี้เมื่อเลือกมอเตอร์เซอร์โว:

1. ความเร็วสูงสุดของมอเตอร์ > ความเร็วสูงสุดที่ระบบต้องการ

2. โมเมนต์ของความเฉื่อยของโรเตอร์มอเตอร์สอดคล้องกับโมเมนต์ของความเฉื่อยของโหลด

3. ทอร์กการทำงานแบบต่อเนื่องภายใต้โหลด ≤ ทอร์กที่ระบุไว้ของมอเตอร์

4. ทอร์กเอาต์พุตสูงสุดของมอเตอร์ > ทอร์กสูงสุดที่ระบบต้องการ (ทอร์กในช่วงเร่ง)

(2) การคำนวณเพื่อการเลือก

1. การคำนวณการจับคู่ความเฉื่อย (JL/JM)

2. การคำนวณความเร็วในการหมุน (ความเร็วที่ปลายโหลด ความเร็วที่ปลายมอเตอร์)

3. การคำนวณโมเมนต์บิดของโหลด (โมเมนต์บิดในการทำงานแบบต่อเนื่องของโหลด โมเมนต์บิดในช่วงเร่ง