Müşteriler daha az bakım ve ekipman boyutu ile daha hızlı üretim ve makine kurulumu talep ediyor. Bu gereksinimleri karşılamak için ekipman üreticileri mekanik bileşenler yerine servo kontrollü hareketi tercih ediyor.

Hareket kontrolü bir makinenin yeteneklerini ve sınırlamalarını tanımlar. Bu nedenle, verimi ve esnekliği en üst düzeye çıkarmak ve bakımı azaltmak için, genellikle o makinedeki hareketin kontrol edilme biçimini yükseltmeniz gerekir. Geleneksel kontrol tasarımlarından ve cihazlarından servo kontrole geçmenin çoğu nedeni, aşağıdaki avantajlardan bir veya daha fazlasını elde etmektir:

• Verimi artırın. Servo motorlar yüksek ivmelenme oranları ve hızlar üretir.
• Doğruluğu artırın. Servolar, hızlı hareket eden bir parçanın işlenmesi için gereken yüksek doğruluğu sunabilir.
• Esnekliği artırın. Servolar geleneksel mekanik bileşenlerin elektronik versiyonlarını sunar. Örneğin elektronik kam profilleri neredeyse anında değiştirilebilir. Programlanabilir hareket profilleri değişen ürün boyutuna ve konfigürasyonuna göre ayarlanabilir. Elektronik "dişli" oranları farklı makine hızlarına uyum sağlayacak şekilde değişebilir. Ayrıca elektronik dişli sistemi sayesinde motorlar, uzun şaftlara, dişlilere ve kayışlara olan ihtiyacı ortadan kaldırdığı için uygulamaya uygun herhangi bir yere yerleştirilebilir.

Ayrıca bir elektrikli “hat mili” neredeyse sınırsız sayıda eksene bağlanabilir. Çoklu konfigürasyona sahip makineler için bu, ilave hareket eksenlerinin ilave mekanik bağlantı gerektirmediği anlamına gelir.

Servolar ayrıca mevcut bilgilerin artması nedeniyle esneklik de sağlar. Örneğin, birçok servo kontrol cihazı sorun gidermeye yardımcı olmak üzere arızaların ve hata durumlarının geçmişini saklar. Çoğu servo sistem, performans analizi için osiloskop tarzı diyagramları da görüntüleyebilir. • Bakımı azaltın. Servolar bir makinedeki mekanik parça sayısının azaltılmasına yardımcı olur. Elektronik dişliler kayışların yerini alıyor. Elektronik kameralar aşınmadan etkilenmez. Elektronik limit anahtarlarının ara sıra yeniden ayarlanmasına veya değiştirilmesine gerek yoktur.

Servolar belli miktarda çalışma ve deneyim gerektirir. Servo kontrolünde yeniyseniz, ilk sisteminizi seçip uygulamak için biraz zaman harcamayı bekleyin. (Servo terminolojisi üzerine bir not: kontrolör kelimesinin birçok kullanım alanı vardır. Sistem veyahareketdenetleyici normalde hareketi kontrol eden programı çalıştırır; themotordenetleyici birini kontrol edermotor. Karışıklığı azaltmak için motor kontrol cihazlarını sürücüler olarak adlandıracağız.

Uygulama boyutlandırma ve seçimi

Servo bileşenlerinin seçilmesi ve boyutlandırılması, bileşenlerin sayısı nedeniyle karmaşık görünebilir: motorlar, sürücüler, kontrolör ve endüstriyel PC veya PLC olasılığı. Eğer geçmişiniz mekanikse, bu korkutucu olabilir. Neyse ki, bileşen tedarikçileri ve kontrol sistemi entegratörleri olan şirketler bu bileşenleri bir arada paketliyor ve uygulama desteği sunuyor. İster kendiniz yapın ister bir paket satın alın, temel süreç şöyledir:

İlk önce motoru seçin. Motor şeklini seçerek motor seçimine başlayın. Büyük en boy oranına sahip motorlar (küçük çaplı uzun) en yaygın olanlardır. Kare veya yuvarlak olabilirler ve mükemmel değer ve performans sağlarlar. Disk motorlar (büyük çaplı kısa) dar yerlere sığar ve düşük ataletli rotorları sayesinde yüksek ivmelenme sağlar. Bu motorların her ikisinin de contalı ve contasız versiyonları mevcuttur.

Çerçevesiz veya entegre motorlar, makineye entegrasyon için rotoru ve statoru ayırır. Bu motorlar kompakt tasarıma olanak tanır ve doğruluğu artırarak ve titreşimi azaltarak doğrudan tahrikli çalışmayı geliştirir.

Standart bir döner motorun ve ilgili tahrik mekanizmalarının yerini alan doğrusal motorlar, doğrudan doğrusal hareket oluşturur. Verimi ve doğruluğu aynı anda birkaç kat artırabilirler.

Motorun boyutlandırılması. Motor boyutu öncelikle torka bağlıdır: tepe ve sürekli. Motorların boyutlandırılması zorlayıcı olabilir ve geliştirme döngüsünün son aşamalarına kadar hatalar bulunamayabilir. Bu noktada motor boyutunun arttırılması zor olabileceğinden, hesaplamalarınıza marjı dahil etmeniz akıllıca olacaktır. Süreçte yeniyseniz muhtemelen motor şirketlerindeki uygulama mühendislerine güvenmelisiniz.

Geri bildirimi seçin. En yaygın geri besleme cihazları kodlayıcılar ve çözümleyicilerdir. Kodlayıcılar bir darbe katarı üreten optik cihazlardır. Darbe sayısı açısal hareketle orantılıdır. Özellikle yüksek çözünürlüklerde yüksek doğruluk sunarlar. Çözümleyiciler, motorun bir devrinde mutlak konumu algılayan ve sağlamlığıyla bilinen elektro-mekanik cihazlardır. Uygulamanıza en uygun olanı seçin.

Geri bildirim sensörü türlerini seçtikten sonra çözünürlüğünü seçmeniz gerekir. Genellikle 1000 satırlık bir kodlayıcı veya eşdeğer olarak 12 bitlik bir çözümleyici yeterli çözünürlüğü sağlayacaktır. Her ikisi de devir başına yaklaşık 4.000 farklı konum üretir; bu da yaklaşık 0,1 derecelik çözünürlüğe eşdeğerdir. Ancak uygulamanız daha yüksek çözünürlüğe ihtiyaç duyuyorsa sensörü uygun şekilde seçmelisiniz. Dikkatli bir kelime: çözünürlük ve doğruluk arasında ayrım yapın. Çoğu servo, çözümleyici geri bildirimi için seçilebilir çözünürlük sunar; ancak doğruluk (genellikle 10 ile 40 ark-dak arasında) etkilenmeyebilir.

Sürücüyü seçin. Güç kaynağını modüler mi (ayrı) yoksa bir sürücüye entegre mi istediğinizi düşünün. Aynı aileden üç veya daha fazla sürücünün yakın olması durumunda modüler güç kaynakları iyi çalışır. Tek eksenli entegre güç kaynakları genellikle daha iyi uyum sağlar. İki eksende her iki çözüm de hemen hemen aynıdır.

Sürücüyü muhafazaya almayı planlıyorsanız sürücü boyutlarının önemli ölçüde değişebileceğini ve ekipmanın genel boyutunu etkileyebileceğini unutmayın. Muhafazanın boyutuna bağlı olarak çeşitli soğutma seçeneklerini de araştırmanız gerekebilir.

Sinüs komütasyon ve altı adımlı karşılaştırma

Sürücüden motora giden güç dalgası formu, fırçasız servo motorlar için iki şekilde gelme eğilimindedir: altı adımlı ve sinüs dalgası. Sinüs dalgasında, sürücü tarafından üretilen akım dalga biçimi sinüs dalgasına yaklaşan bir akım üretir. Bu, daha yumuşak tork ve daha az ısınma sağlar. Altı adımlı yöntem, basit elektronikleri kullanarak altı bölümlü bir kare dalga üretir. Maliyeti daha düşük olmasına rağmen altı kademeli, düşük hızlarda zorlu bir çalışmaya sahiptir.

Esnekliği ayarlama. Geri besleme döngülerindeki kazanımları seçme süreci olan ayarlama, yüksek performans ve kararlı çalışmayı sürdürmek için gereklidir. Geçmişte akort bilimden çok sanattı. Artık modern servo sürücüler, makine tasarımcılarına yardımcı olacak bir dizi araç sağlıyor. Sürücünün mekanik sistemi harekete geçirdiği ve bir dizi döngü kazancı ürettiği süreç olan otomatik ayarlama (veya kendi kendini ayarlama) neredeyse standarttır. Çoğu sürücü dijital kazançlarla ayarlanmıştır, böylece bir havyaya veya kesiciye (küçük tornavida) ihtiyacınız olmaz. Daha karmaşık yöntemlere yalnızca ara sıra ihtiyaç duyabilirsiniz, ancak bunların mevcut olması daha fazla seçenek sağlar.

Analog sürücüler daha ucuz olabilir ancak potansiyometreleri ayarlayarak veya pasif bileşenleri değiştirerek döngüleri ayarlamanız gerekebilir. Hangisini seçerseniz seçin, ayarlama öğrenme eğrisinin bir parçasıdır ve biraz çalışma ve deneme gerektirir.

Sürücü iletişimi. Çoğu sürücü hız ve tork komutlarını iletmek için analog sinyal kullanır. Ancak dijital iletişim popülerlik kazanıyor çünkü iletişim kablolarını azaltıyor ve sistemin esnekliğini artırıyor. Birçok sürücü DeviceNet, Profibus gibi ağlarla ve özellikle hareket kontrolü için Sercos adı verilen yeni bir ağla uyumludur.

Gerilim. Fabrika ortamında 110 Vac gücüne ulaşmanın zor olabileceğini unutmayın. Avrupa'da 460 Vac popülerdir; 230 Vac sürücülerin kullanılması, yurtdışında kullanılacak makinelerde transformatör gerektirebilir. Maalesef 460 Vac sürücüler pahalı olabilir. Bir uzlaşma, voltaj seviyelerini dönüştürmek için güç yarı iletkenlerini kullanan evrensel güç kaynağıdır. Modüler güç kaynaklarına sahip sistemler için, bir evrensel güç kaynağı, birkaç 230 Vac eksene güç sağlamak için 230 ila 480 Vac arasındaki herhangi bir voltajı kullanabilir.

Dikkate alınması gereken son nokta, bir makinede yalnızca az sayıda sürücü ailesi kullanarak yedek parça listesini basitleştirirsiniz.

Denetleyiciyi seçin

Denetleyiciyi seçerken tek eksenli veya çok eksenli seçim yapın. Tek eksenli kontrolörler, hareket kontrol cihazını, sürücüyü ve çoğu zaman bir güç kaynağını tek bir pakette birleştirir. Bir veya iki eksenli sistemlerde bu kontrolörler maliyeti, boyutu, kablolamayı ve sistem karmaşıklığını azaltabilir.

Çok eksenli kontrolörler genellikle daha karmaşık sistemlere daha iyi uyum sağlar. Birincisi, özellikle eksen sayısı arttıkça genellikle maliyeti düşürürler. İkincisi, tek bir program tüm hareketleri kontrol edebildiği için sistem karmaşıklığını azaltırlar. Bu hareket kontrolörleri ayrıca senkronizasyonda daha fazla esneklik sağlar çünkü genellikle herhangi bir eksenin başka bir eksene bağlanmasına izin verirler ve programın yürütülmesi sırasında bu bağlantıyı değiştirmenize izin verirler.

Denetleyici seçiminizden sonra “kutu” veya “kart” konfigürasyonunu seçmeniz gerekecektir. Kutu konfigürasyonu, tek başına çalışabilen kapalı bir kontrol cihazıdır. Kart denetleyicileri endüstriyel bilgisayarlara takılır. Makinenizde halihazırda bir endüstriyel bilgisayarınız varsa uyumlu bir kart, maliyeti düşürebilir ve kontrol ile makinenin entegrasyonunu geliştirebilir. Endüstriyel bir bilgisayar kullanmayı planlamıyorsanız kutu tabanlı denetleyicinin eklenmesi genellikle daha kolaydır.

Özellik setini değerlendirin

Son olarak denetleyici özelliklerini değerlendirin. Şu ana kadar tartışılan işlevleri göz önünde bulundurun: dişli düzeni, kamlama, yüksek hızlı kayıt ve programlanabilir limit anahtarları. Çoğu kontrol cihazı bu özellikleri bir şekilde sunar, ancak özelliklerin uygulamanızın ihtiyaçlarıyla karşılaştırılması gerekir. Çalışma sırasında dişli oranlarını değiştirmeniz gerekiyor mu? Kam profillerini anında değiştirmeniz mi gerekiyor? Hangi kayıt doğruluğuna ihtiyacınız var? Çalışma sırasında hız veya hedef konumu değişikliğine mi ihtiyacınız var? Denetleyici bu uygulama için yeterli sayıda ekseni destekliyor mu? Makinenizin gelecek versiyonlarına uyacak mı?

Maliyetle uğraşmak

Servo bileşenlerin maliyeti genellikle değiştirdikleri mekanik bileşenlerin maliyetinden daha yüksektir. Ancak bazı önemli faktörler bu yüksek maliyeti azaltır. Örneğin, karmaşık mekanik cihazların ortadan kaldırılması, toplam maliyeti ve makinenin boyutunu azaltabilir, bu da sistemin değerini artırabilir. Servo kontrolör sıklıkla PLC'nin yerini alır; bu durumda servolara dönüştürmenin tüm maliyeti karşılanabilir. Eklenen esneklik, makine modeli sayısını veya bir makine hattını üretmek için gereken süreçleri azaltabilir, böylece üretim maliyetlerini azaltabilir.

Genel hususlar

Hareket fonksiyonlarının ötesinde sorulması gereken başka sorular da var. Dil süreçlerinizi destekleyebilecek kapasitede mi? Öğrenmek için aşırı zaman harcamanızı gerektirecek kadar karmaşık mı? Ürün çoklu görevi destekliyor mu? Farklı işlemler için farklı programlar yazmanıza olanak tanıyan bir teknik olan çoklu görev, karmaşık makinelerin programlanmasını basitleştirir.

Özellikle elektronik hareket kontrolünde yeniyseniz, tüm bu soruların yanıtlanması zor olabilir. Denetleyiciler sunan çoğu şirket bunları iyi bir şekilde desteklemektedir. Seçim süreciniz sırasında birçok soru sorun. Yalnızca ürünü değerlendirmenize yardımcı olmakla kalmaz, desteği değerlendirmenize de yardımcı olur. Son olarak, şirketinizdeki geliştirme faaliyetinin geleceğini düşünün. Şimdi ve gelecek yıllarda ürün ve destek sağlayabilecek satıcıları seçin.