Серво мотор

Серво мотор

Три режима управљања серво мотора:

• Режим контроле брзине
• Режим контроле обртног момента
• Режим контроле положаја

Што се тиче брзине одзива серво погона, режим обртног момента укључује најмање рачунарско оптерећење, омогућавајући најбржи одговор на контролне сигнале. Режим положаја захтева највише прорачуна, што резултира најспоријим одговором на контролне сигнале.

Када захтевате високе динамичке перформансе током кретања, потребна су-прилагођавања мотора у реалном времену. Ако сам контролер има малу брзину обраде (нпр. ПЛЦ или ниско{4}}контролери покрета), користите режим контроле положаја. Ако контролер има велику брзину обраде, може се користити режим брзине. Ово помера позициону петљу са погона на контролер, смањујући оптерећење погона и побољшавајући ефикасност (нпр. већина контролера покрета средњег{9}}до-високог{11}}класе). Ако је доступан супериорнији-контролор вишег нивоа, може се користити и режим обртног момента, померајући и петљу брзине од погона. Ово је обично изводљиво само са врхунским{15}}специјализованим контролерима, а у таквим случајевима серво мотори уопште нису потребни.

Режим контроле обртног момента

Режим контроле обртног момента поставља величину излазног обртног момента вратила мотора преко екстерног аналогног улаза или директног додељивања адресе. На пример, ако 10В одговара 5Нм, подешавање екстерног аналогног улаза на 5В доводи до излаза осовине мотора од 2,5Нм: - Ако је оптерећење вратила мотора мање од 2,5Нм, мотор се ротира напред. - Када је спољно оптерећење једнако 2,5Нм, мотор престаје да се окреће, ако се оптерећење{Нм{9} ротира. уназад (обично се дешава под гравитационим{11}}оптерећењем услови). Величина обртног момента се може подесити тренутним изменом подешавања аналогног улаза или променом одговарајуће вредности адресе преко комуникационих протокола.

Ова апликација се првенствено користи у уређајима за намотавање и одмотавање са строгим захтевима за силом материјала, као што су опрема за намотавање жице или машине за извлачење оптичких влакана. Подешавања обртног момента се морају динамички прилагођавати на основу промена у радијусу намотаја како би се обезбедило да сила материјала остане константна без обзира на варијацију радијуса.

Режим контроле положаја

Контрола положаја обично одређује брзину ротације преко фреквенције спољашњих улазних импулса и израчунава угао ротације на основу броја импулса. Неки серво такође подржавају директно додељивање брзине и померања преко комуникационих протокола. Због своје прецизне контроле и брзине и положаја, овај режим се обично користи у системима за позиционирање.

Примене укључују ЦНЦ алатне машине, машине за штампање итд.

Режим контроле брзине

Брзина ротације се може контролисати преко аналогног улаза или фреквенције импулса. Када је интегрисан са ПИД контролом горњег{1}}спољног{2}}нивоа контролера, режим брзине такође може да изврши позиционирање. Међутим, ово захтева повратни сигнал положаја мотора или сигнал положаја директног оптерећења на контролер вишег-нивоа ради прорачуна. Режим положаја такође подржава директно оптерећење-детекцију сигнала крајњег положаја. У овом случају, енкодер на крају осовине мотора само прати брзину мотора, док сигнал положаја обезбеђује уређај за детекцију директно на крају крајњег оптерећења. Овај приступ смањује грешке које уносе посредни механизми преноса, побољшавајући укупну тачност позиционирања система.

Принцип рада линеарних мотора

Линеарни мотор је погонски уређај који директно претвара електричну енергију у линеарно механичко кретање одвијањем затвореног магнетног поља у отворено, елиминишући потребу за било каквим међумеханизмима конверзије.

Структура

Структура линеарног мотора се може визуализовати радијалним пресецањем ротационог мотора [погледајте слику. 3] и одвијањем његовог обима у праву линију. Статор одговара примарном намотају линеарног мотора, док ротор одговара секундарном намотају. Када струја тече кроз примарни намотај, у ваздушном процепу између примарног и секундарног намотаја ствара се магнетно поље путујућег таласа. Ово магнетно поље путујућег таласа је у интеракцији са трајним магнетима у секундарном намотају да би произвело погонску силу, чиме се постиже линеарно кретање покретних компоненти. Последњих година, неколико развијених земаља почело је да примењује технологију линеарног мотора на системе линеарног покрета ЦНЦ машина алатки, замењујући традиционални серво мотор + систем погона са кугличним завртњем, постижући огроман успех.

Фиг. 3 Радијални попречни-пресек ротирајућег мотора

Поређење између линеарних мотора и традиционалних ротационих мотора + система кретања са кугличним завртњем

У системима за напајање алатних машина, примарна разлика између директног погона помоћу линеарних мотора и конвенционалног преноса ротационог мотора лежи у елиминисању компоненти механичког преноса између мотора и радног стола (седла). Ово смањује дужину ланца преноса довода машине алатке на нулу, па се овај метод преноса такође назива „нулти пренос“. Овај приступ „нулте трансмисије“ пружа метрику перформанси и предности које су недостижне са конвенционалним ротационим моторним погонима.

1. Велика-брзина одзива

Елиминацијом компоненти механичког преноса са значајним константама времена одзива (као што су куглични шрафови), укупне перформансе динамичког одзива контролног система са затвореном{0}}петљом су знатно побољшане, омогућавајући изузетно брзе и осетљиве реакције.

2. Прецизност

Систем линеарног погона елиминише зазор преноса и грешке узроковане механичким компонентама као што су завртњи, смањујући грешке праћења током интерполационог кретања које су резултат заостајања система преноса. Кроз контролу линеарне повратне информације детекције положаја, тачност позиционирања машина алатки може бити значајно побољшана.

3. Висока динамичка крутост

Приступ „директног погона“ елиминише кашњење у кретању узроковано еластичном деформацијом, хабањем трењем и зазором у средњим преносним везама током покретања, променама брзине и преокретом смера. Ово такође повећава крутост преноса.

4. Велика брзина и кратки циклуси убрзања/успоравања

Првобитно развијени за возове са магнетном левитацијом (постижу брзине до 500 км/х), линеарни мотори без напора испуњавају ултра-високе брзине помака (60–100 м/мин или више) које захтевају велике-брзине обраде. Њихов дизајн „нулте трансмисије“ пружа изузетну-брзину одзива, драстично скраћујући циклусе убрзања и успоравања. Ово омогућава тренутно покретање великом{8}}брзином и прецизно, тренутно заустављање током-брзине рада. Остварљиве су високе стопе убрзања/успоравања, које обично достижу 2–10 г (г=9.8м/с²), док погони са ваљцима углавном постижу максимално убрзање од 0,1–0,5 г.

5. Неограничена дужина потеза

Повезивањем линеарних мотора у серију дуж шине водилице, дужина хода се може продужити неограничено.

6. Тих рад са ниским нивоом буке

Елиминацијом механичког трења са компоненти као што су шрафови за пренос и коришћењем вођица за котрљање или магнетних водилица за левитацију (без механичког контакта), радна бука је значајно смањена.

7. Висока ефикасност

Одсуство међупреносних елемената елиминише губитак енергије услед механичког трења, значајно побољшавајући ефикасност преноса.

Поређење између линеарних мотора и традиционалних ротационих мотора приказано је у табели 1-1:

Поређење линеарних мотора и конвенционалних ротационих мотора