Karaniwang Mga Problema sa Paggamit ng Servo Motors
Ang mga sistema ng servo ay isang mahalagang bahagi ng mga elektromekanikal na produkto, na nag-aalok ng pinakamataas na antas ng dinamikong tugon at density ng torque. Kaya naman, ang uso sa pag-unlad ng mga sistema ng drive ay palitan ang tradisyonal na hydraulic, DC, stepper, at AC variable frequency drives ng AC servo drives, upang makamit ang bagong antas ng pagganap ng sistema, kabilang ang mas maikling cycle times, mas mataas na productivity, mas mainam na reliability, at mas mahabang lifespan. Upang makamit ang mas mainam na pagganap mula sa mga servo motor, mahalaga na unawain ang kanilang mga katangian sa paggamit.
Karaniwang Mga Problema sa Paggamit ng Servo Motors
Suliranin 1: Ingay at Kawalan ng Katatagan
Madalas na nakakaranas ang mga customer ng labis na ingay at hindi stable na operasyon kapag gumagamit ng servo motor sa makina. Ang unang reaksyon ng maraming user ay ipagpalagay na mababa ang kalidad ng servo motor, dahil minsan, kapag pinalitan ito ng stepper motor o variable frequency motor, mas kaunti ang ingay at instability. Sa panlabas, tila ba ito ang kasalanan ng servo motor, ngunit ang maingat na pagsusuri sa prinsipyo ng kanyang paggana ay nagpapakita na ang konklusyon na ito ay lubos na mali.
Isang AC servo system ay binubuo ng: isang servo drive, isang servo motor, at isang feedback sensor (karaniwan, ang mga servo motor ay may built-in na optical encoder). Lahat ng mga komponenteng ito ay gumagana sa loob ng isang closed-loop control system: tinatanggap ng driver ang impormasyon ng mga parameter mula sa labas, pagkatapos ay nagbibigay ng tiyak na kasalukuyan sa motor, na nagco-convert nito sa torque upang ipaandar ang load. Ang load ay gumagalaw o kumikilos nang mas mabilis/mabagal ayon sa sariling katangian nito. Sinusukat ng mga sensor ang posisyon ng load, kaya't kinokompara ng drive ang halaga ng setpoint na impormasyon sa aktwal na halaga ng posisyon. Pagkatapos, sa pamamagitan ng pag-aadjust sa kasalukuyan ng motor, panatilihin ang aktwal na halaga ng posisyon na pareho sa halaga ng setpoint na impormasyon. Kapag ang biglang pagbabago sa load ay nagdudulot ng pagbabago sa bilis, ang encoder ay nakikita ang pagbabagong ito at agad na tumutugon sa servo driver. Ang driver naman ay nag-aadjust sa kasalukuyan na ibinibigay sa servo motor upang tugunan ang pagbabago sa load at bumalik sa itinakdang bilis. Ang isang AC servo system ay isang lubos na sensitibo at ganap na closed-loop na sistema. Napakabilis ng time lag sa pagitan ng mga fluctuation ng load at ng pagkorekta sa bilis. Kaya naman, ang tunay na limiting factor para sa response ng sistema ay ang transmission time ng mga mekanikal na koneksyon.
Suliranin Dalawa: Pagkakatugma ng Inersya
Ang mga suliranin sa inersya ay madalas na nakikita sa pagpili at pag-debug ng sistema ng servo!
Partikular na, ito ay lumilitaw sa mga sumusunod na paraan:
1. Sa pagpili ng sistema ng servo, bukod sa pagsasaalang-alang ng mga kadahilanan tulad ng torque ng motor at rated na bilis, kailangan din nating kwentahin ang inersya ng mekanikal na sistema na na-convert sa shaft ng motor. Pagkatapos, batay sa aktwal na kinakailangan ng aksyon ng mekanikal at sa mga kinakailangan sa kalidad ng mga bahaging naproseso, pipiliin natin ang isang motor na may angkop na halaga ng inersya.
2. Sa pag-debug (sa manual na mode), ang tamang pag-set ng parameter ng ratio ng inersya ay isang pangunahing kondisyon upang lubos na magamit ang pinakamahusay na pagganap ng mga sistema ng mekanikal at servo. Ito ay lalo pang kapansin-pansin sa mga sistemang nangangailangan ng mataas na bilis at mataas na katiyakan (ang mga parameter ng ratio ng inersya ng Delta servo ay 1–37, JL/JM).
Epekto: Ang pagtutol sa paggalaw ng transmisyon ay nakaaapekto sa katiyakan, katatagan, at dinamikong tugon ng sistema ng servo. Ang malaking pagtutol sa paggalaw ay nagdudulot ng malaking mekanikal na konstante, mabagal na tugon, at pagbaba sa likas na dalas ng sistema, kaya ito ay madaling magkaroon ng resonance. Ito ay naglilimita sa bandwidth ng servo at nakaaapekto sa katiyakan at bilis ng tugon nito. Ang pagsasagawa ng angkop na pagtaas sa pagtutol sa paggalaw ay kapaki-pakinabang lamang sa pagpapabuti ng mabagal na paggalaw sa mababang bilis. Kaya naman, sa disenyo ng mekanikal, dapat bawasan ang pagtutol sa paggalaw hangga't maaari nang hindi naaapekto ang rigidity ng sistema.
Paano tukuyin ang mga dinamikong katangian ng isang mekanikal na sistema: Kapag sinusukat ang mga dinamikong katangian ng isang mekanikal na sistema, mas mabuti ang dinamikong tugon ng sistema kapag mas maliit ang inertia nito; mas malaki ang inertia, mas malaki ang pasanin sa motor, at mas mahirap itong kontrolin. Gayunpaman, dapat tugma ang inertia ng mekanikal na sistema sa inertia ng motor. Ang iba't ibang mekanismo ay may iba't ibang mga prinsipyo sa pagtutugma ng inertia, at ang mga pagpipilian na ito ay may magkakaibang epekto.
Halimbawa, kapag isinasagawa ng isang CNC machining center ang mataas na bilis na pagputol gamit ang isang servo motor, ang pagtaas ng inertia ng pasanin ay magdudulot ng mga sumusunod:
1. Kapag nagbabago ang mga utos ng kontrol, mas matagal ang oras na kinakailangan ng motor upang marating ang bilis na hinihiling ng bagong utos;
2. Kapag nagpapatakbo ang makina ng mabilis na pabilog na pagputol sa dalawang axis, magkakaroon ng malalaking kamalian. Sa pangkalahatan, sa normal na kondisyon, kung JL≦JM, hindi mangyayari ang mga nabanggit na problema.
3. Kapag ang JL ay ≥ 3×JM, ang kontrol sa motor ay magiging malaki ang pagbaba, lalo na kapag nagcu-cut ng kurba sa mataas na bilis.
Iba-ibang mekanikal na aksyon at mga kinakailangan sa kalidad ng proseso ang nagsisikilala ng iba’t ibang relasyon sa pagitan ng JL at JM. Ang pagtukoy ng pagkakatugma ng inertia ay dapat batay sa mga katangian ng mekanikal na proseso at sa mga kinakailangan sa kalidad ng proseso.
Tanong 3: Pagpili ng Servo Motor
Pagkatapos piliin ang mekanikal na paraan ng transmisyon, kailangan pa ring piliin at kumpirmahin ang modelo at sukat ng servo motor.
(1) Mga Kondisyon sa Pagpili
Kadalasan, ang mga sumusunod na kondisyon ang kailangang tuparin kapag pumipili ng servo motor:
1. Pinakamataas na bilis ng motor > pinakamataas na kailangang bilis ng sistema.
2. Inertia ng rotor ng motor ay tugma sa inertia ng karga.
3. Tuloy-tuloy na torque ng karga ≤ rated torque ng motor.
4. Pinakamataas na output torque ng motor > pinakamataas na kailangang torque ng sistema (torque habang nag-a-accelerate).
(2) Pagkalkula ng Pagpipilian
1. Pagkalkula ng Pagsasama ng Inersya (JL/JM)
2. Pagkalkula ng Bilis ng Pag-ikot (bilis ng dulo ng karga, bilis ng dulo ng motor)
3. Pagkalkula ng Torque ng Karga (pangmatagalang torque ng karga sa paggawa, torque habang nagpapabilis)
