Servomootori valimisel alustab enamik insenere pöördemomendi arvutamisest.
Pöördemoment tundub piisav, mootori suurus tundub sobiv ja paberil näib kõik õige. Kuid kui masin hakkab tööle, hakkavad ilmnema probleemid: vibratsioon töö ajal, aeglane reageerimine, liigne löök kiirendamisel ja aeglustamisel ning ebastabiilne positsioneerimistäpsus. Ajami parameetreid reguleeritakse korduvalt, kuid jõudlus ei ole endiselt rahuldav.
Pärast tundide{0}}või isegi päevade{1}}pikkust tõrkeotsingut ei osutu tegelikuks põhjuseks sageli mitte ebapiisav pöördemoment, vaid valesti sobitatud inertsussuhe.
Kui pöördemoment on liiga madal, ei saa mootor lihtsalt koormust juhtida. Kui inertsi suhe on vale, ei pruugi masin kunagi stabiilset jõudlust saavutada, hoolimata sellest, kui palju häälestamist tehakse.
Paljud kasutuselevõtuga seotud probleemid, mis võtavad päevi või isegi nädalaid, võivad tuleneda sellest tähelepanuta jäetud tegurist.
Selles artiklis jätame vahele keerulised valemid ja keskendume praktilistele servomootorite valiku põhimõtetele, mis on reaalses{0}}tehnilistes rakendustes kõige olulisemad.
Pöördemoment on oluline, kuid see pole kogu lugu
Pöördemoment on sageli esimene parameeter, mida insenerid servomootori valimisel hindavad, ja seda mõjuval põhjusel. Pöördemoment määrab, kas mootor suudab koormust liigutada.
Näiteks peab tõsteplatvorm pidevalt ületama gravitatsiooni, muutes nimipöördemomendi kriitiliseks kaalutluseks. Seevastu suure-kiire-ja-paigaldamise masinad, robotkäed ja ülekandesüsteemid sooritavad sagedasi kiirendus- ja aeglustustsükleid, kus tipppöördemoment muutub sama oluliseks.
Enamikus tööstuslikes rakendustes jätavad insenerid tavaliselt ohutusvaru, mis on ligikaudu 1,5-kordne arvutatud nimipöördemomendist. Väga dünaamiliste ja sagedaste käivitus-seiskamisliigutustega süsteemide puhul on tavaliselt soovitatav maksimaalne pöördemomendi varu 2 korda või rohkem.
Tüüpiline pöördemomendi viide rakenduse järgi
| Rakendus | Soovitatav pöördemoment |
|---|---|
| SMT valimine-ja-paigutage pea | Alla 0,5 N·m |
| Ülekandeplatvorm | 1–3 N·m |
| Tõstemehhanism | 4–7 N·m |
| Robotkäe liigend | 4–10 N·m |
| Raske{0}}pöördlaud | Üle 10 N·m |
Paljud insenerid puutuvad aga kokku masendava olukorraga:
Pöördemomendi arvutamine on õige, kaasatud on piisavad ohutusvarud, kuid masin ikkagi vibreerib, ületab või pingutab stabiilse asendi saavutamiseks.
Paljudel juhtudel peitub vastus inertsisuhtes.
Inertsi suhe: servosüsteemi jõudluse tõeline võti
Kui pöördemoment määrab, kas masin saab liikuda, määrab inertsi suhe, kas see saab liikuda sujuvalt ja täpselt.
Inertsi suhe arvutatakse järgmiselt:
Inertsi suhe=Koormuse inerts ÷ Mootori rootori inerts
Esmapilgul võib kontseptsioon tunduda abstraktne. Lihtne analoogia muudab selle mõistmise lihtsamaks.
Kujutage ette tühja ostukäru lükkamist raskete kaupadega täislaaditud ostukorvi lükkamise asemel. Mõlemat saab liigutada, kuid koormatud käru on raskem kiirendada, raskem peatada ja see reageerib vähem suunamuutustele.
Servomootorid käituvad samamoodi.
Kui inertsussuhe muutub liiga suureks, peab mootor koormuse juhtimiseks rohkem pingutama, mis põhjustab sageli selliseid jõudlusprobleeme nagu:
Liigne mootori vibratsioon
Jääkvõnkumine pärast peatumist
Servo võimenduse suurendamise raskused
Ebastabiilne positsioneerimise täpsus
Kõrgemad mootori temperatuurid
Neid sümptomeid peetakse sageli ekslikult häälestusprobleemide või ebapiisava mootorivõimsusega, kui tegelik probleem on sageli kehv inertsi sobitamine.
Tavaliste ajamimehhanismide soovitatavad inertsisuhted
| Ajami tüüp | Soovitatav inertsi suhe |
|---|---|
| Kuulkruvi ajam | 3–5 |
| Hammasrihma ajam | 5–8 |
| Käigu reduktorsüsteemid | 8–10 |
| Ideaalne Seisukord | Väiksem või võrdne 5-ga |
Enamiku automaatikaseadmete puhul lihtsustab inertsisuhte hoidmine alla 5 oluliselt kasutuselevõttu ja parandab süsteemi üldist stabiilsust.
Teine oluline kaalutlus on käigu vähendamine. Käigukast mitte ainult ei suurenda väljundpöördemomenti, vaid vähendab ka peegeldunud koormuse inertsi, mida mootor näeb. Näiteks 10:1 käigukast võib teoreetiliselt vähendada peegeldunud inertsi ligikaudu 1/100-ni selle algsest väärtusest, muutes servosüsteemil stabiilse juhtimise palju lihtsamaks.
Kolm sageli tähelepanuta jäetud tegurit, mis{0}}mõjutavad pikaajalist töökindlust
Paljud masinad toimivad esialgse testimise ajal hästi, kuid nende jõudlusprobleemid hakkavad ilmnema kuid hiljem. Paljudel juhtudel ei ole algpõhjus pöördemoment või inerts, vaid detailid, mis valikuetapis tähelepanuta jäid.
Ärge keskenduge ainult nimikiirusele
Enamik tööstuslikke servomootoreid on saadaval nimipööretega 3000 p/min või 5000 p/min.
Levinud viga on eeldada, et suurem kiirusreiting tähendab automaatselt paremat jõudlust.
Tegelikkuses pidev pöördemoment tavaliselt väheneb kiiruse kasvades. Insenerid peaksid alati üle vaatama mootori pöördemomendi-pöörete kõvera ja veenduma, et ettenähtud töökiirusel on piisavalt pöördemomenti.
Kodeerija valik mõjutab otseselt täpsust
Üldiste automaatikaseadmete jaoks piisab tavaliselt 17- või 20-bitistest kodeerijatest.
Robootika, täppispositsioneerimissüsteemide, pooljuhtseadmete ja muude tipptasemel{0}}rakenduste jaoks pakuvad 23-bitised kodeerijad oluliselt suuremat tagasiside eraldusvõimet ja positsioneerimistäpsust.
Insenerid peaksid ka kindlaks tegema, kas masin vajab:
Positsiooni säilitamine pärast voolukadu
Automaatne koordinaatide taastamine pärast taaskäivitamist
Kui need funktsioonid on vajalikud, on üldiselt eelistatud valik absoluutkooderit.
Vertikaalsed teljed peaksid alati kasutama pidurit
See on üks kõige sagedamini tähelepanuta jäetud ja potentsiaalselt kulukaid vigu.
Kõik gravitatsioonist mõjutatud teljed peaksid olema varustatud hoidepiduriga.
Ilma piduriteta võib voolukatkestus või hädaseiskamine lasta koormal vabalt langeda, mis võib kahjustada seadmeid, toorikuid või tekitada ohutusriske.
Piduri lisakulu on ootamatu õnnetuse kuludega võrreldes tühine.
Miks kasutavad rohkem AGV-sid ja AMR-e madalpinge servosüsteeme?
Kuna AGV-d, AMR-id, autonoomsed tõstukid ja laorobotid muutuvad üha populaarsemaks, asendatakse traditsioonilised 220 V vahelduvvoolu servosüsteemid järk-järgult madalpinge servolahendustega.
Võrreldes tavaliste vahelduvvoolu servosüsteemidega pakuvad madalpinge servomootorid mitmeid eeliseid:
Otsene integreerimine liitiumakusüsteemidega
Kõrgem energiatõhusus
Lihtsustatud elektriarhitektuur
Parem tööohutus
Madalamad süsteemi üldkulud
Need eelised muudavad madalpinge servotehnoloogia ideaalseks valikuks mobiilsete robotirakenduste jaoks.
Toetada kasvavat nõudlust intelligentse logistika ja autonoomsete mobiilsete robotite järele,Plutoolidon välja töötanudPLT-seeria madalpinge servomootor ja ajamisüsteem.
Spetsiaalselt akutoitega{0}}tööstussõidukite ja mobiilsete robotite jaoks loodud PLT-seeria toetab 24–72 V tööpingeid ning tagab suurepärast dünaamilist jõudlust, täpset kiiruse reguleerimist ja usaldusväärset tööd.
Tüüpilised rakendused hõlmavad järgmist:
AGV ajamisüsteemid
AMR mobiilsed robotid
Autonoomsed tõstukid
Laoautomaatika seadmed
Intelligentsed logistikasüsteemid
Mobiilteenuste robotid
Koos CANopeni suhtlusega ja sujuva integreerimisega AGV veorataste, diferentsiaali ajamisüsteemide ja rooliajamiga, aitab PLT-seeria tootjatel luua tõhusamaid ja intelligentsemaid liikumisjuhtimissüsteeme.
Servomootori valikureeglid lühidalt
| Parameeter | Soovitus |
|---|---|
| Nimetatud pöördemomendi marginaal | Suurem või võrdne 1,5× |
| Maksimaalne pöördemomendi marginaal | Suurem või võrdne 2× |
| Ideaalne inertsi suhe | Väiksem või võrdne 5-ga |
| Suure{0}}inertsiga rakendused | Kaaluge käigu vähendamise võimalust |
| Vertikaalne telg | Vajalik pidur |
| Kõrge{0}}täpne positsioneerimine | Suurem või võrdne 20-bitise kodeerijaga |
| Mobiilsed robotid | Eelistatud madalpinge servo |
Järeldus
Paljud servomootorite valikusse sisenevad insenerid keskenduvad peamiselt pöördemomendile.
Reaalne{0}}projektikogemus paljastab aga kiiresti olulisema tõe:
Pöördemoment määrab, kas koormus saab liikuda, samas kui inertsi sobitamine määrab, kas süsteem saab liikuda sujuvalt ja usaldusväärselt.
Samal ajal mängivad sellised tegurid nagu kodeerija valik, pidurisüsteemid ja keskkonnakaitsereitingud pikaajalises{0}}töökindluses üliolulist rolli.
Nende kaalutluste käsitlemine projekteerimisetapis on palju tõhusam kui kulutada päevi pärast installimist jõudlusprobleemide tõrkeotsingule.
Automatiseerimisseadmete, AGV-de, AMR-ide, autonoomsete tõstukite ja intelligentsete logistikasüsteemide puhul ei tähenda õige servomootorite valik lihtsalt võimsuse määramist,-vaid optimaalse tasakaalu leidmist jõudluse, tõhususe, töökindluse ja kulude vahel.
Kas otsite usaldusväärset madalpinge servomootori tarnijat?
Plutools on spetsialiseerunud madalpinge servomootoritele, servoajamitele, AGV veoratastele, rooliajamiseadmetele ning integreeritud liikumisjuhtimislahendustele tööstusautomaatika ja mobiilse robootika jaoks.
Ükskõik, kas arendate AGV-d, AMR-i, autonoomset tõstukit või automaatset materjalikäitlussüsteemi, meie insenerimeeskond aitab teil valida teie rakenduse jaoks sobiva servomootori ja ajami lahenduse.
