Asiakkaat vaativat pienempiä huolto- ja laitekokoja sekä nopeampaa suorituskykyä ja koneen asennusta. Näiden vaatimusten täyttämiseksi laitevalmistajat valitsevat servo-ohjatun liikkeen mekaanisten komponenttien sijaan.

Liikeohjaus määrittelee koneen ominaisuudet ja rajoitukset. Siksi koneen suorituskyvyn ja joustavuuden maksimoimiseksi ja huollon vähentämiseksi sinun on usein päivitettävä tapaa, jolla konetta ohjataan. Useimmat syyt siirtyä perinteisistä ohjausmalleista ja laitteista servoohjaukseen ovat yksi tai useampi seuraavista eduista:

• Lisää suorituskykyä. Servomoottorit tuottavat suuria kiihtyvyyssuhteita ja nopeuksia.
• Lisää tarkkuutta. Servot voivat tarjota korkean tarkkuuden, joka tarvitaan nopeasti liikkuvan kappaleen käsittelyyn.
• Lisää joustavuutta. Servot tarjoavat elektronisia versioita perinteisesti mekaanisista komponenteista. Esimerkiksi elektroniset nokkaprofiilit voidaan vaihtaa lähes välittömästi. Ohjelmoitavat liikeprofiilit voidaan mukauttaa tuotteen eri kokoon ja kokoonpanoon. Elektroniset "välityssuhteet" voivat muuttua koneen eri nopeuksien mukaan. Myös elektronisella vaihteistolla moottorit voidaan sijoittaa mihin tahansa käyttötarkoitukseen sopivaan paikkaan, koska ne eliminoivat pitkien akselien, hammaspyörien ja hihnojen tarpeen.

Lisäksi yksi sähköinen ”linja-akseli” voi liittyä lähes rajattomaan määrään akseleita. Koneilla, joissa on useita kokoonpanoja, tämä tarkoittaa, että lisäliikeakselit eivät vaadi mekaanisia lisäkytkimiä.

Servot lisäävät myös joustavuutta, koska saatavilla on enemmän tietoa. Esimerkiksi monet servoohjaimet tallentavat vikojen ja virhetilanteiden historian, jotka auttavat vianetsinnässä. Useimmat servojärjestelmät voivat myös näyttää oskilloskooppityylisiä kaavioita suorituskyvyn analysointia varten. • Vähennä huoltoa. Servot auttavat vähentämään koneen mekaanisten osien määrää. Elektroniset vaihteet korvaavat hihnat. Kuluminen ei vaikuta elektronisiin kameroihin. Elektronisia rajakytkimiä ei tarvitse satunnaisesti säätää tai vaihtaa.

Servot vaativat jonkin verran opiskelua ja kokemusta. Jos olet uusi servo-ohjauksen käyttäjä, odota, että käytät jonkin aikaa ensimmäisen järjestelmäsi valitsemiseen ja käyttöönottoon. (Huomautus servoterminologiaan: sana ohjain löytää useita käyttötapoja. Järjestelmä tailiikettäohjain normaalisti ajaa ohjelmaa, joka ohjaa liikettä; themoottoriohjain ohjaa yhtämoottori. Sekaannusten vähentämiseksi kutsumme moottorin ohjaimia taajuusmuuttajiksi).

Sovelluksen koko ja valinta

Servokomponenttien valinta ja mitoitus voi vaikuttaa monimutkaiselta komponenttien lukumäärän vuoksi: moottorit, taajuusmuuttajat, ohjain ja teollisen PC:n tai PLC:n mahdollisuus. Jos taustasi on mekaaninen, tämä voi olla pelottavaa. Onneksi yritykset – komponenttitoimittajat ja ohjausjärjestelmäintegraattorit – pakaavat nämä komponentit yhteen ja tarjoavat sovellusapua. Olipa kyseessä sitten itse tekeminen tai paketin ostaminen, perusprosessi on:

Valitse ensin moottori. Aloita moottorin valinta valitsemalla moottorin muoto. Moottorit, joissa on suuri kuvasuhde (pitkä ja pieni halkaisija), ovat yleisimpiä. Ne voivat olla neliömäisiä tai pyöreitä, ja ne tarjoavat erinomaisen arvon ja suorituskyvyn. Levymoottorit (lyhyet suurella halkaisijalla) sopivat ahtaisiin paikkoihin ja tarjoavat suuren kiihtyvyyden alhaisen inertian roottoriensa ansiosta. Molemmat näistä moottoreista ovat saatavilla tiivistetyinä ja tiivistämättöminä versioina.

Kehyksettomat tai kiinteät moottorit, erota roottori ja staattori koneeseen integroimista varten. Nämä moottorit mahdollistavat kompaktin suunnittelun ja tehostavat suorakäyttöistä toimintaa lisäämällä tarkkuutta ja vähentämällä tärinää.

Lineaarimoottorit, jotka korvaavat tavallisen pyörivän moottorin ja siihen liittyvät käyttömekanismit, luovat suoraan lineaarista liikettä. Ne voivat samanaikaisesti lisätä suorituskykyä ja tarkkuutta useita kertoja.

Moottorin mitoitus. Moottorin koko perustuu ensisijaisesti vääntömomenttiin: huippu ja jatkuva. Moottoreiden mitoitus voi olla haastavaa, ja virheet saattavat löytyä vasta kehityssyklin myöhäisessä vaiheessa. Koska moottorin kokoa voi olla vaikea kasvattaa siinä vaiheessa, on viisasta sisällyttää marginaali laskelmiisi. Jos olet uusi prosessissa, sinun pitäisi luultavasti luottaa moottoriyhtiöiden sovellusinsinööreihin.

Valitse palaute. Yleisimmät palautelaitteet ovat kooderit ja ratkaisijat. Enkooderit ovat optisia laitteita, jotka tuottavat pulssijonon. Pulssiluku on verrannollinen kulmaan. Ne tarjoavat suuren tarkkuuden, etenkin suurilla resoluutioilla. Resolverit ovat sähkömekaanisia laitteita, jotka tunnistavat absoluuttisen sijainnin moottorin yhden kierroksen sisällä ja ovat tunnettuja kestävyydestään. Valitse sovellukseesi parhaiten sopiva.

Kun olet valinnut palauteanturin tyypit, sinun on valittava sen resoluutio. Yleensä 1 000 rivin kooderi tai vastaavasti 12-bittinen resoluutio tarjoaa riittävän resoluution. Molemmat tuottavat noin 4000 eri asentoa kierrosta kohti, mikä vastaa noin 0,1 asteen resoluutiota. Jos sovelluksesi tarvitsee kuitenkin suurempaa resoluutiota, sinun tulee valita anturi asianmukaisesti. Yksi varoituksen sana: erottele resoluutio ja tarkkuus. Monet servot tarjoavat valittavan resoluution ratkaisijapalautetta varten; tarkkuus (yleensä 10 - 40 kaariminuuttia) ei kuitenkaan välttämättä muutu.

Valitse asema. Harkitse, haluatko virtalähteen modulaarisen (erillisen) vai integroidun asemaan. Kun kolme tai useampi saman perheen asemaa on lähellä, modulaariset virtalähteet toimivat hyvin. Yhdellä akselilla integroidut virtalähteet sopivat yleensä paremmin. Kahdella akselilla molemmat ratkaisut ovat suunnilleen samat.

Jos aiot sulkea aseman, muista, että aseman koot vaihtelevat huomattavasti ja voivat vaikuttaa laitteiston kokonaiskokoon. Kotelon koosta riippuen saatat joutua tutkimaan myös erilaisia ​​jäähdytysvaihtoehtoja.

Sinikommutaatio vs. kuusivaiheinen

Tehoaaltomuoto taajuusmuuttajasta moottoriin tulee harjattomissa servomoottoreissa kahdella tavalla: kuusivaiheinen ja siniaalto. Siniaaltossa taajuusmuuttajan tuottama virran aaltomuoto tuottaa virran, joka vastaa siniaaltoa. Tämä tuottaa tasaisemman vääntömomentin ja vähemmän lämmitystä. Kuusivaiheinen menetelmä tuottaa kuuden segmentin neliöaallon käyttämällä yksinkertaista elektroniikkaa. Vaikka kustannukset ovat alhaisemmat, kuusivaiheinen toiminta on karkeaa alhaisilla nopeuksilla.

Virityksen joustavuus. Viritys, takaisinkytkentäsilmukoiden vahvistusten valintaprosessi, on välttämätöntä korkean suorituskyvyn ja vakaan toiminnan ylläpitämiseksi. Aiemmin viritys oli enemmän taidetta kuin tiedettä. Nykyaikaiset servokäytöt tarjoavat joukon työkaluja konesuunnittelijoiden avuksi. Automaattinen viritys (tai itseviritys), prosessi, jossa asema virittää mekaanisen järjestelmän ja tuottaa joukon silmukkavahvistuksia, on melkein standardi. Useimmat asemat on asetettu digitaalisilla vahvistuksilla, joten et tarvitse juotoskolvia tai pataleikkuria (pientä ruuvimeisseliä). Saatat tarvita monimutkaisempia menetelmiä vain satunnaisesti, mutta niiden saatavuus tarjoaa enemmän vaihtoehtoja.

Analogiset asemat voivat olla halvempia, mutta sinun on ehkä säädettävä silmukoita säätämällä potentiometrejä tai vaihtamalla passiivisia komponentteja. Valitsitpa minkä tahansa, viritys on osa oppimiskäyrää ja vaatii jonkin verran opiskelua ja kokeilua.

Ohjaa viestintää. Monet taajuusmuuttajat käyttävät analogista signaalia nopeus- ja vääntömomenttikomentojen antamiseen. Digitaalinen viestintä on kuitenkin saamassa suosiota, koska se vähentää tiedonsiirtojohdotusta ja lisää järjestelmän joustavuutta. Monet asemat ovat yhteensopivia verkkojen, kuten DeviceNet, Profibus, ja uuden erityisesti liikkeenohjaukseen tarkoitetun verkon kanssa nimeltä Sercos.

Jännite. Huomaa, että 110 Vac tehoa voi olla vaikea saada tehdaskerroksessa. Euroopassa 460 Vac on suosittu; 230 Vac taajuusmuuttajien käyttö saattaa vaatia muuntajan ulkomailla käytettäviin koneisiin. Valitettavasti 460 Vacin asemat voivat olla kalliita. Kompromissi on universaali virtalähde, joka käyttää tehopuolijohteita jännitetasojen muuntamiseen. Modulaarisilla teholähteillä varustetuissa järjestelmissä yksi yleisvirtalähde voi käyttää mitä tahansa jännitettä 230 - 480 Vac useiden 230 Vac:n akselien syöttämiseen.

Viimeinen huomioitava seikka: käyttämällä vain pientä määrää taajuusmuuttajaperheitä koneessa, yksinkertaistat varaosaluetteloa.

Valitse ohjain

Kun valitset säädintä, valitse yksiakselinen tai moniakselinen. Yksiakselisissa ohjaimissa yhdistyvät liikeohjain, taajuusmuuttaja ja usein yhdeksi paketiksi integroitu virtalähde. Yksi- tai kaksiakselisissa järjestelmissä nämä ohjaimet voivat vähentää kustannuksia, kokoa, johdotusta ja järjestelmän monimutkaisuutta.

Moniakseliset ohjaimet sopivat yleensä paremmin monimutkaisempiin järjestelmiin. Ensinnäkin ne yleensä vähentävät kustannuksia, varsinkin kun akselien määrä kasvaa. Toiseksi ne vähentävät järjestelmän monimutkaisuutta, koska yksi ohjelma voi ohjata kaikkea liikettä. Nämä liikeohjaimet tarjoavat myös suuremman joustavuuden synkronoinnissa, koska ne antavat yleensä minkä tahansa akselin linkittää mihin tahansa muuhun akseliin, ja niiden avulla voit muokata linkkiä ohjelman suorittamisen aikana.

Ohjaimen valinnan jälkeen sinun on valittava joko "laatikko" tai "kortti"-kokoonpano. Kotelokokoonpano on suljettu ohjain, joka pystyy toimimaan itsenäisesti. Korttiohjaimet liitetään teollisuustietokoneisiin. Jos koneessa on jo teollisuustietokone, yhteensopiva kortti voi vähentää kustannuksia ja parantaa ohjauksen ja koneen integrointia. Jos et aio käyttää teollisuustietokonetta, laatikkopohjainen ohjain on yleensä helpompi lisätä.

Arvioi ominaisuusjoukko

Lopuksi arvioi ohjaimen ominaisuudet. Harkitse tähän mennessä käsiteltyjä toimintoja: vaihteisto, nokkaus, nopea rekisteröinti ja ohjelmoitavat rajakytkimet. Useimmat ohjaimet tarjoavat näitä ominaisuuksia jossain muodossa, mutta yksityiskohtia on verrattava sovelluksesi tarpeisiin. Pitääkö välityssuhteita vaihtaa käytön aikana? Tarvitseeko sinun muokata nokkaprofiileja lennossa? Mitä rekisteröinnin tarkkuutta vaadit? Tarvitsetko nopeuden tai kohdeasennon muutoksen käytön aikana? Tukeeko ohjain tarpeeksi akseleita tähän sovellukseen? Sopiiko se koneesi tuleviin versioihin?

Kustannusten käsittely

Servokomponenttien hinta on usein korkeampi kuin niillä vaihdettavien mekaanisten komponenttien hinta. Jotkut tärkeät tekijät kuitenkin vähentävät tätä korkeampaa hintaa. Esimerkiksi monimutkaisten mekaanisten laitteiden poistaminen voi vähentää kokonaiskustannuksia ja koneen kokoa, mikä voi lisätä järjestelmän arvoa. Servoohjain korvaa usein PLC:n; tässä tapauksessa koko servoiksi muuntamisen kustannukset voidaan kompensoida. Lisätty joustavuus voi vähentää konemallien tai prosessien määrää, joita tarvitaan konesarjan tuottamiseen, mikä vähentää valmistuskustannuksia.

Yleisiä huomioita

Liiketoimintojen lisäksi on muitakin kysymyksiä esitettävänä. Pystyykö kieli tukemaan prosessejasi? Onko se niin monimutkainen, että joudut käyttämään liikaa aikaa sen oppimiseen? Tukeeko tuote moniajoa? Tekniikka, jonka avulla voit kirjoittaa erilaisia ​​ohjelmia eri prosesseihin, moniajo yksinkertaistaa monimutkaisten koneiden ohjelmointia.

Kaikkiin näihin kysymyksiin voi olla vaikea vastata, varsinkin jos olet uusi elektronisen liikkeenhallinnan parissa. Useimmat ohjaimia tarjoavat yritykset tukevat niitä hyvin. Esitä valintaprosessin aikana monia kysymyksiä. In auttaa sinua arvioimaan tuotteen lisäksi myös tuen. Lopuksi mieti yrityksesi kehitystoiminnan tulevaisuutta. Valitse toimittajat, jotka voivat tarjota tuotteita ja tukea nyt ja tulevina vuosina.