Asiakkaat vaativat vähemmän huoltoa ja laitteiden kokoa sekä nopeampaa läpivirtausta ja koneiden käyttöönottoa. Näiden vaatimusten täyttämiseksi laitevalmistajat valitsevat mekaanisten komponenttien sijaan servo-ohjatun liikkeen.

Liikkeenohjaus määrittelee koneen ominaisuudet ja rajoitukset. Siksi koneen läpimenon ja joustavuuden maksimoimiseksi sekä ylläpidon vähentämiseksi on usein päivitettävä koneen liikkeenohjausta. Useimmat syyt siirtyä perinteisistä ohjausmalleista ja -laitteista servo-ohjaukseen ovat yhden tai useamman seuraavista eduista:

• Lisää läpivirtausta. Servomoottorit tuottavat suuria kiihtyvyyksiä ja nopeuksia.
• Lisää tarkkuutta. Servomoottorit voivat tarjota nopeasti liikkuvan kappaleen käsittelyyn tarvittavan suuren tarkkuuden.
• Lisää joustavuutta. Servomoottorit tarjoavat elektronisia versioita perinteisistä mekaanisista komponenteista. Esimerkiksi elektronisia nokka-akseliprofiileja voidaan muuttaa lähes välittömästi. Ohjelmoitavat liikeprofiilit voivat mukautua vaihtelevaan tuotekokoon ja -kokoonpanoon. Elektroniset "vaihteiden" välityssuhteet voivat muuttua eri koneen nopeuksien mukaan. Elektronisen vaihteiston ansiosta moottorit voidaan sijoittaa mihin tahansa sovelluksen kannalta kätevään paikkaan, koska ne poistavat pitkien akseleiden, hammaspyörien ja hihnojen tarpeen.

Lisäksi yksi sähköinen "linja-akseli" voi olla kytkettynä lähes rajattomaan määrään akseleita. Useita kokoonpanoja omaavissa koneissa tämä tarkoittaa, että lisäliikeakselit eivät vaadi ylimääräisiä mekaanisia vivustoja.

Servot lisäävät myös joustavuutta saatavilla olevan tiedon lisääntymisen ansiosta. Esimerkiksi monet servosäätimet tallentavat vika- ja virhetilannehistorian, joka auttaa vianmäärityksessä. Useimmat servojärjestelmät voivat myös näyttää oskilloskooppityyppisiä kaavioita suorituskyvyn analysointia varten. • Vähennä huoltoa. Servot auttavat vähentämään koneen mekaanisten osien määrää. Elektroniset vaihteet korvaavat hihnat. Elektroniset nokka-akselit eivät kulu. Elektronisia rajakytkimiä ei tarvitse säätää tai vaihtaa satunnaisesti.

Servot vaativat jonkin verran opiskelua ja kokemusta. Jos olet uusi servo-ohjauksen käyttäjä, varaudu käyttämään jonkin verran aikaa ensimmäisen järjestelmäsi valintaan ja soveltamiseen. (Huomautus servoterminologiasta: sanalla ohjain on useita käyttötarkoituksia. Järjestelmä tailiikeohjain suorittaa normaalisti ohjelmaa, joka ohjaa liikettä;moottoriohjain ohjaa yhtämoottoriSekaannuksen välttämiseksi kutsumme moottorinohjaimia käyttölaitteiksi).

Sovelluksen koko ja valinta

Servokomponenttien valinta ja mitoitus voi vaikuttaa monimutkaiselta komponenttien lukumäärän vuoksi: moottorit, käyttölaitteet, ohjain ja mahdollinen teollisuus-PC tai PLC. Jos sinulla on mekaaninen tausta, tämä voi olla pelottavaa. Onneksi yritykset – komponenttitoimittajat ja ohjausjärjestelmäintegraattorit – paketoivat nämä komponentit yhteen ja tarjoavat sovellusapua. Olipa kyseessä sitten itse tehty asennus tai paketin ostaminen, perusprosessi on seuraava:

Valitse ensin moottoriAloita moottorin valinta valitsemalla moottorin muoto. Yleisimpiä ovat moottorit, joilla on suuri sivusuhde (pitkät ja pieni halkaisija). Ne voivat olla neliönmuotoisia tai pyöreitä, ja ne tarjoavat erinomaisen vastineen rahalle ja suorituskyvyn. Levymoottorit (lyhyet ja suuret halkaisijat) sopivat ahtaisiin paikkoihin ja tarjoavat suuren kiihtyvyyden pienen inertian omaavien roottoreidensa ansiosta. Molempia moottoreita on saatavana suljetuissa ja tiivistämättömissä versioissa.

Kehyksettömät tai integroidut moottorit erottavat roottorin ja staattorin koneeseen integrointia varten. Nämä moottorit mahdollistavat kompaktin rakenteen ja parantavat suorakäyttöä lisäämällä tarkkuutta ja vähentämällä tärinää.

Lineaarimoottorit, jotka korvaavat tavallisen pyörivän moottorin ja siihen liittyvät käyttömekanismit, luovat suoraan lineaarisen liikkeen. Ne voivat samanaikaisesti moninkertaistaa läpimenon ja tarkkuuden.

Moottorin mitoitusMoottorin koko perustuu ensisijaisesti vääntömomenttiin: huippu- ja jatkuvaan vääntömomenttiin. Moottorien mitoitus voi olla haastavaa, eikä virheitä välttämättä löydy ennen kuin kehityssyklin loppuvaiheessa. Koska moottorin kokoa voi olla vaikea kasvattaa tuossa vaiheessa, on viisasta sisällyttää laskelmiin marginaali. Jos olet uusi prosessissa, sinun kannattaa luultavasti luottaa moottorivalmistajien sovellusinsinööreihin.

Valitse palauteYleisimmät takaisinkytkentälaitteet ovat enkooderit ja resolverit. Enkooderit ovat optisia laitteita, jotka tuottavat pulssijonon. Pulssien määrä on verrannollinen kulmaliikkeeseen. Ne tarjoavat suurta tarkkuutta, erityisesti suurilla resoluutioilla. Resolverit ovat sähkömekaanisia laitteita, jotka mittaavat absoluuttisen aseman moottorin yhden kierroksen sisällä ja ovat tunnettuja kestävyydestään. Valitse sovellukseesi parhaiten sopiva.

Kun olet valinnut takaisinkytkentäanturin tyypin, sinun on valittava sen resoluutio. Yleensä 1 000 linjan enkooderi tai vastaavasti 12-bittinen resolveri tarjoaa riittävän resoluution. Molemmat tuottavat noin 4 000 eri asentoa kierrosta kohden, mikä vastaa noin 0,1 asteen resoluutiota. Jos sovelluksesi kuitenkin vaatii suurempaa resoluutiota, sinun tulee valita anturi asianmukaisesti. Yksi varoituksen sana: tee ero resoluution ja tarkkuuden välillä. Monissa servoissa on valittavissa oleva resoluutio resolveripalautteelle, mutta tarkkuuteen (yleensä 10–40 kaariminuuttia) tämä ei välttämättä vaikuta.

Valitse asemaHarkitse, haluatko virtalähteen olevan modulaarinen (erillinen) vai integroitu levyasemaan. Kun lähekkäin on kolme tai useampia saman tuoteperheen levyasemia, modulaariset virtalähteet toimivat hyvin. Yhdellä akselilla integroidut virtalähteet sopivat yleensä paremmin. Kahdella akselilla molemmat ratkaisut ovat suunnilleen samanlaisia.

Jos aiot koteloida taajuusmuuttajan, muista, että taajuusmuuttajien koot vaihtelevat huomattavasti ja voivat vaikuttaa laitteen kokonaiskokoon. Koteloinnin koosta riippuen saatat joutua tutkimaan myös erilaisia ​​jäähdytysvaihtoehtoja.

Sinikommutaatio vs. kuusivaiheinen

Harjattomissa servomoottoreissa taajuusmuuttajasta moottoriin kulkeva tehoaaltomuoto on yleensä kaksi: kuusivaiheinen ja siniaalto. Siniaallossa taajuusmuuttajan tuottama virta-aaltomuoto on lähellä siniaaltoa. Tämä tuottaa tasaisemman vääntömomentin ja vähemmän lämpenemistä. Kuusivaihemenetelmä tuottaa kuusisegmenttisen neliöaallon käyttämällä yksinkertaista elektroniikkaa. Vaikka kuusivaihemenetelmä on kustannuksiltaan edullisempi, se toimii karkeasti alhaisilla nopeuksilla.

ViritysjoustavuusViritys, jossa valitaan vahvistuksia takaisinkytkentäsilmukoissa, on välttämätöntä korkean suorituskyvyn ja vakaan toiminnan ylläpitämiseksi. Ennen viritys oli enemmän taidetta kuin tiedettä. Nykyään modernit servomoottorit tarjoavat runsaasti työkaluja konesuunnittelijoiden avuksi. Automaattinen viritys (tai itseviritys), prosessi, jossa moottori virittää mekaanisen järjestelmän ja tuottaa joukon silmukkavahvistuksia, on lähes standardi. Useimmat moottorit on asetettu digitaalisilla vahvistuksilla, joten et tarvitse juotinta tai potkuritrimmeriä (pientä ruuvimeisseliä). Saatat tarvita monimutkaisempia menetelmiä vain satunnaisesti, mutta niiden saatavuus tarjoaa enemmän vaihtoehtoja.

Analogiset taajuusmuuttajat voivat olla halvempia, mutta silmukoita on ehkä säädettävä potentiometreillä tai passiivisilla komponenteilla. Valitsitpa kumman tahansa, virittäminen on osa oppimiskäyrää ja vaatii jonkin verran opiskelua ja kokeilua.

Ajoneuvon tiedonsiirtoMonet taajuusmuuttajat käyttävät analogista signaalia nopeus- ja vääntömomenttikomentojen antamiseen. Digitaalinen tiedonsiirto on kuitenkin kasvattamassa suosiotaan, koska se vähentää tiedonsiirtojohdotusta ja lisää järjestelmän joustavuutta. Monet taajuusmuuttajat ovat yhteensopivia sellaisten verkkojen kanssa kuin DeviceNet, Profibus ja uusi Sercos-niminen verkko erityisesti liikkeenohjaukseen.

JänniteHuomaa, että 110 Vac:n virtaa voi olla vaikea saada tehdasalueella. Euroopassa 460 Vac on suosittua; 230 Vac:n käyttö saattaa vaatia muuntajan ulkomailla käytettävissä koneissa. Valitettavasti 460 Vac:n taajuusmuuttajat voivat olla kalliita. Kompromissi on yleisvirtalähde, joka käyttää tehopuolijohteita jännitetasojen muuntamiseen. Järjestelmissä, joissa on modulaariset virtalähteet, yksi yleisvirtalähde voi käyttää mitä tahansa jännitettä 230–480 Vac useiden 230 Vac:n akseleiden virransyöttöön.

Viimeinen huomioon otettava seikka on, että käyttämällä koneessa vain pientä määrää käyttölaiteperheitä, varaosaluettelo on yksinkertaisempi.

Valitse ohjain

Kun valitset ohjainta, valitse yksiakselinen tai moniakselinen. Yksiakseliset ohjaimet yhdistävät liikkeenohjaimen, käytön ja usein myös virtalähteen yhteen pakettiin. Yhden tai kahden akselin järjestelmissä nämä ohjaimet voivat vähentää kustannuksia, kokoa, johdotusta ja järjestelmän monimutkaisuutta.

Moniakseliset ohjaimet sopivat yleensä paremmin monimutkaisempiin järjestelmiin. Ensinnäkin ne yleensä alentavat kustannuksia, varsinkin akselien määrän kasvaessa. Toiseksi ne vähentävät järjestelmän monimutkaisuutta, koska yksi ohjelma voi ohjata kaikkea liikettä. Nämä liikkeenohjaimet tarjoavat myös suurempaa joustavuutta synkronoinnissa, koska ne yleensä sallivat minkä tahansa akselin linkittäytymisen mihin tahansa toiseen akseliin ja antavat sinun muokata tätä linkkiä ohjelman suorituksen aikana.

Kun olet valinnut ohjaimen, sinun on valittava joko "laatikko"- tai "kortti"-kokoonpano. Laatikkokokoonpano on suljettu ohjain, joka pystyy toimimaan itsenäisesti. Korttiohjaimet kytketään 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 ominaisuusjoukkoa

Lopuksi arvioi ohjaimen ominaisuuksia. Tarkastele tähän mennessä käsiteltyjä toimintoja: vaihteisto, nokka-akseli, suurnopeusrekisteröinti ja ohjelmoitavat rajakytkimet. Useimmat ohjaimet tarjoavat näitä ominaisuuksia jossain muodossa, mutta yksityiskohtia on verrattava sovelluksesi tarpeisiin. Pitääkö sinun muuttaa välityssuhteita käytön aikana? Pitääkö sinun muokata nokka-akselien profiileja lennossa? Millaista rekisteröintitarkkuutta tarvitset? Tarvitsetko nopeuden tai kohdeasennon muutosta käytön aikana? Tukeeko ohjain riittävästi akseleita tähän sovellukseen? Sopiiko se koneesi tuleviin versioihin?

Kustannusten käsittely

Servokomponenttien hinta on usein korkeampi kuin niiden korvaamien mekaanisten komponenttien hinta. Jotkin tärkeät tekijät kuitenkin lieventävät tätä korkeampaa hintaa. Esimerkiksi monimutkaisten mekaanisten laitteiden poistaminen voi alentaa kokonaiskustannuksia ja koneen kokoa, mikä voi lisätä järjestelmän arvoa. Servo-ohjain korvaa usein PLC:n; tässä tapauksessa servoihin siirtymisen kaikki kustannukset voidaan hyvittää. Lisätty joustavuus voi vähentää konemallien tai konesarjan tuottamiseen tarvittavien prosessien määrää ja siten alentaa valmistuskustannuksia.

Yleisiä huomioita

Liikefunktioiden lisäksi on muitakin kysymyksiä. Pystyykö kieli tukemaan prosessejasi? Onko se niin monimutkainen, että sen oppimiseen täytyy käyttää liikaa aikaa? Tukeeko tuote moniajoa? Moniajo yksinkertaistaa monimutkaisten koneiden ohjelmointia, sillä se on tekniikka, jonka avulla voit kirjoittaa erilaisia ​​ohjelmia eri prosesseille.

Kaikkiin näihin kysymyksiin voi olla vaikea vastata, varsinkin jos olet uusi elektronisen liikkeenohjauksen parissa. Useimmat ohjaimia tarjoavat yritykset tukevat niitä hyvin. Kysy valintaprosessin aikana monia kysymyksiä. Se ei ainoastaan ​​auta sinua arvioimaan tuotetta, vaan myös tukea. Lopuksi, harkitse yrityksesi kehitystoiminnan tulevaisuutta. Valitse toimittajia, jotka voivat tarjota tuotteita ja tukea nyt ja tulevina vuosina.