Прямой диск против Geared Rotary Servomotor: Количественное определение конструктивного преимущества: часть 1

Цели обучения

• Реальные вращающиеся сервоприводы не соответствуют идеальной производительности из-за технических ограничений.
• Несколько типов вращающихся сервис -сервомотров могут предоставить преимущества для пользователей, но у каждого есть особая задача или ограничения.
• Сервомоты Direct Drive Rotary предлагают лучшую производительность, но они дороже, чем Gearmotors.

В течение десятилетий сервис -сервис -ориентации были одним из наиболее распространенных инструментов в наборе инструментов промышленной автоматизации. Зарученные севромоторы предлагают позиционирование, сопоставление скорости, электронное склад, обмотка, натяжение, затягивание применений и эффективное соответствие мощности серводомотора к нагрузке. Это поднимает вопрос: является ли заправленным серводотором лучшим вариантом для технологии роторного движения, или есть лучшее решение?

В идеальном мире у вращающейся сервоприводной системы будет иметь крутящий момент и скорость скорости, которые соответствуют применению, поэтому двигатель не является ни чрезмерным, ни ниже размера. Комбинация двигателя, элементов передачи и нагрузки должна иметь бесконечную крутительную жесткость и нулевую обратную реакцию. К сожалению, Relate Rotary Rotary Servo Systems не соответствует этому идеалу в различной степени.

В типичной сервоприводной системе обратная реакция определяется как потеря движения между двигателем и нагрузкой, вызванной механическими допусками элементов передачи; Это включает в себя любую потерю движения в коробках передач, ремнях, цепях и муфтах. Когда машина изначально включена, нагрузка будет плавать где -то в середине механических допусков (рис. 1а).

Перед тем, как сама нагрузка может быть перемещена двигателем, двигатель должен вращаться, чтобы занять все, существующие в элементах передачи (рисунок 1B). Когда двигатель начинает замедляться в конце перемещения, положение нагрузки может фактически настигнуть положение двигателя, поскольку импульс несет нагрузку за пределами положения двигателя.

Двигатель должен снова поднять провисание в противоположном направлении, прежде чем наносить крутящий момент к нагрузке, чтобы замедлить его (рис. 1C). Эта потеря движения называется обратной реакцией и обычно измеряется в дуговых минутах, равных 1/60-й степени. Коробки передач, разработанные для использования с сервоприводами в промышленных приложениях, часто имеют спецификации обратной реакции от 3 до 9 дуговых минут.

Торсиональная жесткость - это сопротивление скручиванию вала двигателя, элементов пропускания и нагрузки в ответ на нанесение крутящего момента. Бесконечно жесткая система будет передавать крутящий момент на нагрузку без углового отклонения вокруг оси вращения; Тем не менее, даже сплошной стальной вал слегка скручивается под тяжелой нагрузкой. Величина отклонения варьируется в зависимости от приложенного крутящего момента, материала элементов передачи и их формы; Интуитивно, длинные тонкие детали будут скручивать больше, чем короткие, толстые. Это сопротивление скручиванию - это то, что заставляет катушки работать работать, так как сжимает пружинные повороты каждый ход провода; более толстый провод делает более жесткую пружину. Все, что меньше, чем бесконечная жесткость кручения, заставляет систему действовать как пружина, что означает, что потенциальная энергия будет храниться в системе, поскольку нагрузка противостоит вращению.

В сочетании вместе, конечная жесткость кручения и обратная реакция могут значительно ухудшить производительность сервопривода. Обратная реакция может ввести неопределенность, так как двигатель кодер указывает положение вала двигателя, а не там, где обратная реакция позволила нагрузке оседать. Обратная реакция также вводит проблемы с настройкой, когда нагрузка пара и вытекает из двигателя, когда нагрузка и обратное относительное направление нагрузки и двигателя. В дополнение к обратной реакции, конечная жесткость кручения сохраняет энергию, преобразуя часть кинетической энергии двигателя и нагрузки в потенциальную энергию, выпуская ее позже. Это отсроченное высвобождение энергии вызывает колебания нагрузки, вызывает резонанс, снижает максимально полезные усилия настройки и негативно влияет на отзывчивость и время оседания серво -системы. Во всех случаях снижение обратной реакции и повышение жесткости системы повысят производительность сервопривода и упростит настройку.

Сервомоторные конфигурации вращающейся оси

Наиболее распространенной конфигурацией вращающейся оси является вращающийся сервомотор со встроенным энкодером для обратной связи положения и коробкой передач, чтобы соответствовать имеющемуся крутящему моменту и скорости двигателя с необходимым крутящим моментом и скоростью нагрузки. Коробка передач - это постоянное питание устройства, которое является механическим аналогом трансформатора для сопоставления нагрузки.

Улучшенная конфигурация аппаратного обеспечения использует сервис -сервис -вращающийся вращение с прямым приводом, которая устраняет элементы передачи путем непосредственного соединения нагрузки с двигателем. В то время как конфигурация Gearmotor использует соединение с относительно небольшим диаметром вала, система прямого привода приводит к нагрузке непосредственно к гораздо большему фланце ротора. Эта конфигурация устраняет обратную реакцию и значительно увеличивает жесткость кручения. Более высокое количество полюсов и высокие обмотки крутящего момента двигателей прямого привода соответствуют характеристикам крутящего момента и скорости передачи с соотношением 10: 1 или выше.