Direktang Drive kumpara sa Geared Rotary Servomotor: Isang Dami ng Disenyo ng Disenyo: Bahagi 1

Mga Layunin ng Pagkatuto

• Ang mga real-world rotary servo system ay hindi maikakaila sa perpektong pagganap dahil sa mga limitasyong teknikal.
• Maraming mga uri ng rotary servomotors ang maaaring magbigay ng mga benepisyo para sa mga gumagamit, ngunit ang bawat isa ay may isang tiyak na hamon o limitasyon.
• Nag -aalok ang Direct Drive Rotary Servomotors ng pinakamahusay na pagganap, ngunit mas mahal ang mga ito kaysa sa mga gearmotors.

Sa loob ng mga dekada, ang mga geared servomotor ay isa sa mga pinaka -karaniwang tool sa toolbox ng pang -industriya. Nag -aalok ang mga geared sevromotor sa pagpoposisyon, pagtutugma ng bilis, elektronikong camming, paikot -ikot, pag -igting, paghigpit ng mga aplikasyon at mahusay na tumutugma sa lakas ng isang servomotor sa pag -load. Itinaas nito ang tanong: Ang isang geared servomotor ba ang pinakamahusay na pagpipilian para sa rotary motion na teknolohiya, o may mas mahusay na solusyon?

Sa isang perpektong mundo, ang isang rotary servo system ay magkakaroon ng metalikang kuwintas at bilis ng mga rating na tumutugma sa application upang ang motor ay hindi over-sized o sa ilalim ng laki. Ang kumbinasyon ng motor, mga elemento ng paghahatid, at pag -load ay dapat magkaroon ng walang katapusang torsional higpit at zero backlash. Sa kasamaang palad, ang totoong mundo rotary servo system ay hindi maikakaila sa perpektong ito sa iba't ibang mga degree.

Sa isang tipikal na sistema ng servo, ang backlash ay tinukoy bilang pagkawala ng paggalaw sa pagitan ng motor at pag -load na dulot ng mekanikal na pagpapahintulot ng mga elemento ng paghahatid; Kasama dito ang anumang pagkawala ng paggalaw sa buong mga gearbox, sinturon, kadena, at pagkabit. Kapag ang isang makina ay una na pinapagana, ang pag -load ay lumulutang sa isang lugar sa gitna ng mga mekanikal na pagpapaubaya (Larawan 1A).

Bago ang pag -load mismo ay maaaring ilipat ng motor, ang motor ay dapat paikutin upang kunin ang lahat ng mga slack na umiiral sa mga elemento ng paghahatid (Larawan 1B). Kapag ang motor ay nagsisimula upang mabulok sa dulo ng isang paglipat, ang posisyon ng pag -load ay maaaring aktwal na maabutan ang posisyon ng motor habang ang momentum ay nagdadala ng pag -load na lampas sa posisyon ng motor.

Ang motor ay dapat na muling kumuha ng slack sa kabaligtaran ng direksyon bago mag -apply ng metalikang kuwintas sa pag -load upang mabulok ito (Larawan 1C). Ang pagkawala ng paggalaw na ito ay tinatawag na backlash, at karaniwang sinusukat sa mga arko-minuto, na katumbas ng 1/60th ng isang degree. Ang mga gearbox na idinisenyo para magamit sa mga servo sa mga pang-industriya na aplikasyon ay madalas na may mga pagtutukoy sa backlash na mula sa 3 hanggang 9 na mga arko-minuto.

Ang torsional stiffness ay ang pagtutol sa pag -twist ng motor shaft, mga elemento ng paghahatid, at ang pag -load bilang tugon sa aplikasyon ng metalikang kuwintas. Ang isang walang hanggan na matigas na sistema ay magpadala ng metalikang kuwintas sa pag -load na walang angular na pagpapalihis tungkol sa axis ng pag -ikot; Gayunpaman, kahit na ang isang solidong baras ng bakal ay iikot nang bahagya sa ilalim ng mabibigat na pag -load. Ang laki ng pagpapalihis ay nag -iiba sa metalikang kuwintas na inilapat, ang materyal ng mga elemento ng paghahatid, at ang kanilang hugis; Ang intuitively, mahaba, manipis na bahagi ay mag -twist nang higit pa sa mga maikli, mga taba. Ang paglaban sa twisting ay kung ano ang gumagawa ng mga coil spring na gumagana, dahil ang pag -compress ng tagsibol ay nag -twist sa bawat pagliko ng wire nang bahagya; Ang fatter wire ay gumagawa ng isang stiffer spring. Ang anumang bagay na mas mababa sa walang katapusang torsional stiffness ay nagiging sanhi ng sistema na kumilos bilang isang tagsibol, na nangangahulugang ang potensyal na enerhiya ay maiimbak sa system dahil ang pag -load ay lumalaban sa pag -ikot.

Kapag pinagsama, ang hangganan na torsional higpit at backlash ay maaaring makabuluhang magpabagal sa pagganap ng isang sistema ng servo. Maaaring ipakilala ng Backlash ang kawalan ng katiyakan, dahil ipinapahiwatig ng motor encoder ang posisyon ng baras ng motor, hindi kung saan pinayagan ng backlash ang pag -load. Ipinakikilala din ng Backlash ang mga isyu sa pag -tune bilang mga mag -asawa at uncouples mula sa motor saglit kapag ang load at motor reverse kamag -anak na direksyon. Bilang karagdagan sa pag -backlash, ang may hangganan na torsional stiffness ay nag -iimbak ng enerhiya sa pamamagitan ng pag -convert ng ilan sa kinetic energy ng motor at pag -load sa potensyal na enerhiya, ilalabas ito sa ibang pagkakataon. Ang naantala na paglabas ng enerhiya na ito ay nagdudulot ng pag -load ng pag -load, nagpapahiwatig ng resonans, binabawasan ang maximum na magagamit na mga nakuha sa pag -tune at negatibong nakakaapekto sa pagtugon at pag -aayos ng oras ng sistema ng servo. Sa lahat ng mga kaso, ang pagbabawas ng backlash at pagtaas ng higpit ng isang sistema ay tataas ang pagganap ng servo at gawing simple ang pag -tune.

Rotary axis servomotor configurations

Ang pinaka-karaniwang rotary axis na pagsasaayos ay isang rotary servomotor na may built-in na encoder para sa feedback ng posisyon at isang gearbox upang tumugma sa magagamit na metalikang kuwintas at bilis ng motor sa kinakailangang metalikang kuwintas at bilis ng pag-load. Ang gearbox ay isang palaging aparato ng kuryente na ang mekanikal na analog ng isang transpormer para sa pagtutugma ng pag -load.

Ang isang pinahusay na pagsasaayos ng hardware ay gumagamit ng isang direktang drive rotary servomotor, na nag -aalis ng mga elemento ng paghahatid sa pamamagitan ng direktang pagsasama ng pag -load sa motor. Sapagkat ang pagsasaayos ng gearmotor ay gumagamit ng isang pagkabit sa isang medyo maliit na shaft ng diameter, ang direktang sistema ng drive ay bolts ang pag -load nang direkta sa isang mas malaking rotor flange. Ang pagsasaayos na ito ay nag -aalis ng backlash at lubos na nagdaragdag ng torsional stiffness. Ang mas mataas na bilang ng poste at mataas na metalikang kuwintas na paikot -ikot ng direktang drive motor ay tumutugma sa metalikang kuwintas at bilis ng mga katangian ng isang gearmotor na may ratio na 10: 1 o mas mataas.