לקוחות דורשים תחזוקה מופחתת וגודל ציוד מופחת, תפוקה והקמת מכונה מהירות יותר. כדי לעמוד בדרישות אלו, יצרני ציוד בוחרים בתנועה מבוקרת סרוו על פני רכיבים מכניים.

בקרת תנועה מגדירה את היכולות והמגבלות של מכונה. לכן, כדי למקסם את התפוקה והגמישות שלה, ולהפחית את התחזוקה, לעתים קרובות יש לשדרג את אופן בקרת התנועה בתוך המכונה. רוב הסיבות למעבר מעיצובים ומכשירי בקרה מסורתיים לבקרת סרוו הן כדי להשיג אחד או יותר מהיתרונות הבאים:

• הגברת התפוקה. סרבו-מנועים מייצרים קצבי תאוצה ומהירויות גבוהים.
• הגברת הדיוק. סרוו יכול להציע את הדיוק הגבוה הדרוש לעיבוד חתיכה בתנועה מהירה.
• הגברת הגמישות. מנועי סרוו מציעים גרסאות אלקטרוניות של רכיבים מכניים מסורתיים. לדוגמה, ניתן לשנות פרופילי זיזים אלקטרוניים כמעט באופן מיידי. פרופילי תנועה ניתנים לתכנות יכולים להתאים את עצמם לגודל ותצורה משתנים של המוצר. יחסי "הילוכים" אלקטרוניים יכולים להשתנות כדי להתאים למהירויות מכונה שונות. כמו כן, בעזרת גלגלי שיניים אלקטרוניים, ניתן למקם את המנועים בכל מקום שנוח ליישום, מכיוון שהם מבטלים את הצורך בצירים ארוכים, גלגלי שיניים ורצועות.

בנוסף, "ציר קו" חשמלי אחד יכול להתחבר למספר כמעט בלתי מוגבל של צירים. עבור מכונות עם תצורות מרובות, משמעות הדבר היא שצירי תנועה נוספים אינם דורשים קישורים מכניים נוספים.

סרוו גם מוסיפים גמישות בגלל המידע המוגבר הזמין. לדוגמה, בקרי סרוו רבים מאחסנים היסטוריה של תקלות ומצבי שגיאות המסייעים בפתרון בעיות. רוב מערכות הסרוו יכולות גם להציג דיאגרמות בסגנון אוסצילוסקופ לניתוח ביצועים. • הפחתת תחזוקה. סרוו מסייעים בהפחתת מספר החלקים המכניים במכונה. גלגלי שיניים אלקטרוניים מחליפים רצועות. זיזים אלקטרוניים אינם מושפעים מבלאי. מתגי גבול אלקטרוניים אינם זקוקים לכוונון או החלפה מדי פעם.

סרוו אכן דורשים כמות מסוימת של לימוד וניסיון. אם אתם חדשים בבקרת סרוו, צפו להקדיש זמן לבחירה ויישום של המערכת הראשונה שלכם. (הערה לגבי טרמינולוגיה של סרוו: למילה בקר יש מספר שימושים. המערכת אותְנוּעָההבקר בדרך כלל מפעיל את התוכנית ששולטת בתנועה;מָנוֹעַבקר שולט באחדמָנוֹעַכדי להפחית בלבול, נתייחס לבקרי מנועים כ"כוננים".

גודל ובחירת אפליקציה

בחירה וגודל של רכיבי סרוו עשויים להיראות מורכבים בגלל מספר הרכיבים: מנועים, מנועים, בקר, והאפשרות של מחשב תעשייתי או בקר בקרה. אם הרקע שלכם הוא מכני, זה יכול להיות מרתיע. למרבה המזל, חברות - ספקי רכיבים ומשלבי מערכות בקרה - אורזות את הרכיבים הללו יחד, וכן מציעות סיוע ביישום. בין אם מדובר ב"עשה זאת בעצמך" או ברכישת חבילה, התהליך הבסיסי הוא:

ראשית, בחרו את המנועהתחילו את בחירת המנוע על ידי בחירת צורת המנוע. מנועים בעלי יחסי גובה-רוחב גדולים (ארוכים בקוטר קטן) הם הנפוצים ביותר. הם יכולים להיות מרובעים או עגולים, והם מספקים תמורה וביצועים מצוינים. מנועי דיסק (קצרים בקוטר גדול) מתאימים למקומות צרים ומספקים תאוצה גבוהה הודות לרוטורים בעלי אינרציה נמוכה. שני המנועים הללו זמינים בגרסאות אטומות ולא אטומות.

מנועים ללא מסגרת או אינטגרליים, מפרידים את הרוטור והסטטור לשילוב במכונה. מנועים אלה מאפשרים עיצוב קומפקטי ומשפרים את פעולת ההנעה הישירה על ידי הגברת הדיוק והפחתת הרעידות.

מנועים ליניאריים, המחליפים מנוע סיבובי סטנדרטי ומנגנוני ההנעה הנלווים, יוצרים תנועה ליניארית ישירות. הם יכולים להגדיל בו זמנית את התפוקה והדיוק פי כמה.

קביעת גודל המנועגודל המנוע מבוסס בעיקר על מומנט: שיא ורציף. קביעת גודל מנועים יכולה להיות מאתגרת וטעויות עשויות שלא להתגלות עד מאוחר במחזור הפיתוח. מכיוון שקשה להגדיל את גודל המנוע בנקודה זו, מומלץ לכלול מרווח בחישובים. אם אתם חדשים בתהליך, כנראה שעליכם להסתמך על מהנדסי היישומים בחברות רכב.

בחר את המשובהתקני המשוב הנפוצים ביותר הם מקודדים ורזולוורים. מקודדים הם התקנים אופטיים המייצרים סדרת פולסים. ספירת הפולסים פרופורציונלית לתנועה הזוויתית. הם מציעים דיוק גבוה, במיוחד ברזולוציות גבוהות. רזולוורים הם התקנים אלקטרו-מכניים שחשים מיקום מוחלט בתוך סיבוב אחד של המנוע וידועים בעמידותם. בחרו את המכשיר המתאים ביותר ליישום שלכם.

לאחר בחירת סוגי חיישן המשוב, עליך לבחור את הרזולוציה שלו. בדרך כלל, מקודד של 1,000 שורות, או באופן שווה, רזולוטור של 12 סיביות, יספק רזולוציה מספקת. שניהם מייצרים כ-4,000 מיקומים שונים לכל סיבוב, השווה ערך לרזולוציה של כ-0.1 מעלות. עם זאת, אם היישום שלך זקוק לרזולוציה גבוהה יותר, עליך לבחור את החיישן בהתאם. מילת אזהרה אחת: יש להבדיל בין רזולוציה לדיוק. סרוו רבים מציעים רזולוציה ניתנת לבחירה עבור משוב רזולוטור; עם זאת, ייתכן שהדיוק (בדרך כלל בין 10 ל-40 קשת-דקה) לא יושפע.

בחר את הכונןשקלו האם אתם רוצים שספק הכוח יהיה מודולרי (נפרד) או משולב בתוך כונן. עם שלושה או יותר כוננים מאותה משפחה בקרבת מקום, ספקי כוח מודולריים יעבדו היטב. עם ציר אחד, ספקי כוח משולבים בדרך כלל מתאימים יותר. עם שני צירים, שני הפתרונות זהים פחות או יותר.

אם אתם מתכננים לגוון את הכונן, קחו בחשבון שגודל הכוננים משתנה במידה ניכרת ועשוי להשפיע על הגודל הכולל של הציוד. בהתאם לגודל המארז, ייתכן שתצטרכו גם לבחון אפשרויות קירור שונות.

קומוטציה סינוס לעומת שישה שלבים

צורת גל ההספק מההינע למנוע נוטה להופיע בשתי דרכים עבור מנועי סרוו ללא מברשות: גל שישה שלבים וגל סינוס. בגל סינוס, צורת הגל של הזרם המופקת על ידי ההינע מייצרת זרם שדומה לגל סינוס. זה מייצר מומנט חלק יותר ופחות חימום. שיטת ששת השלבים מייצרת גל מרובע בעל שישה מקטעים באמצעות אלקטרוניקה פשוטה. למרות שעלותו נמוכה יותר, שיטת שישה שלבים פועלת בצורה קשה במהירויות נמוכות.

גמישות כוונוןכוונון, תהליך בחירת הגבר בלולאות משוב, נחוץ לביצועים גבוהים ולשמירה על פעולה יציבה. בעבר, כוונון היה יותר אמנות ממדע. כיום, מנועי סרוו מודרניים מספקים מגוון כלים המסייעים למתכנני מכונות. כוונון אוטומטי (או כוונון עצמי), התהליך שבו המנוע מעורר את המערכת המכנית ומייצר קבוצה של הגבר לולאה, הוא כמעט סטנדרט. רוב המנועים מוגדרים עם הגבר דיגיטלי כך שלא תזדקקו למלחם או למגדש פוט (מברג קטן). ייתכן שתזדקקו לשיטות המורכבות יותר רק מדי פעם, אך זמינותן מספקת אפשרויות רבות יותר.

כוננים אנלוגיים יכולים להיות פחות יקרים, אך ייתכן שתצטרכו להתאים לולאות על ידי כוונון פוטנציומטרים או שינוי רכיבים פסיביים. לא משנה מה תבחרו, כוונון הוא חלק מעקומת הלמידה ודורש לימוד וניסויים מסוימים.

תקשורת כונןכוננים רבים משתמשים באות אנלוגי כדי להעביר את פקודות המהירות והמומנט. עם זאת, תקשורת דיגיטלית צוברת פופולריות, משום שהיא מפחיתה את חיווט התקשורת ומגבירה את גמישות המערכת. כוננים רבים תואמים לרשתות כמו DeviceNet, Profibus ורשת חדשה במיוחד לבקרת תנועה בשם Sercos.

מֶתַחשימו לב שמתח 110 וולט AC עשוי להיות קשה להשגה במפעל. באירופה, מתח 460 וולט AC הוא פופולרי; שימוש במנועי 230 וולט AC עשוי לדרוש שנאי במכונות לשימוש בחו"ל. למרבה הצער, מנועי 460 וולט AC יכולים להיות יקרים. פשרה היא ספק כוח אוניברסלי המשתמש במוליכים למחצה להמרת רמות מתח. עבור מערכות עם ספקי כוח מודולריים, ספק כוח אוניברסלי אחד יכול להשתמש בכל מתח בין 230 ל-480 וולט AC כדי להפעיל מספר צירים של 230 וולט AC.

נקודה אחרונה שיש לקחת בחשבון, על ידי שימוש במספר קטן בלבד של משפחות הנעים במכונה, אתם מפשטים את רשימת חלקי החילוף.

בחר את הבקר

בעת בחירת הבקר, בחרו במערכת בעלת ציר יחיד או מרובה צירים. בקרי ציר יחיד משלבים בקר תנועה, הנעה, ולעתים קרובות ספק כוח משולב בחבילה אחת. במערכות בעלות ציר אחד או שני צירים, בקרים אלה יכולים להפחית עלויות, גודל, חיווט ומורכבות המערכת.

בקרי תנועה מרובי צירים בדרך כלל מתאימים יותר למערכות מורכבות יותר. ראשית, הם בדרך כלל מפחיתים עלויות, במיוחד ככל שמספר הצירים גדל. שנית, הם מפחיתים את מורכבות המערכת מכיוון שתוכנית אחת יכולה לשלוט בכל התנועה. בקרי תנועה אלה מספקים גם גמישות רבה יותר בסנכרון מכיוון שהם בדרך כלל מאפשרים לכל ציר להתחבר לכל ציר אחר, והם מאפשרים לך לשנות קישור זה במהלך ביצוע התוכנית.

לאחר בחירת הבקר, תצטרכו לבחור תצורת "קופסה" או "לוח". תצורת קופסה היא בקר סגור המסוגל לפעול באופן עצמאי. בקרי לוח מחוברים למחשבים תעשייתיים. אם כבר יש לכם מחשב תעשייתי על המכונה, לוח תואם יכול להפחית עלויות ולשפר את האינטגרציה בין הבקרה למכונה. אם אינכם מתכננים להשתמש במחשב תעשייתי, בקר מבוסס קופסה בדרך כלל קל יותר להוספה.

הערך את מערך התכונות

לבסוף, הערך את תכונות הבקר. שקול את הפונקציות שנדונו עד כה: גלגלי שיניים, זיזים, רישום במהירות גבוהה ומתגי גבול ניתנים לתכנות. רוב הבקרים מציעים תכונות אלו בצורה כלשהי, אך יש להשוות את הפרטים הספציפיים לצרכים של היישום שלך. האם עליך לשנות יחסי הילוכים במהלך הפעולה? האם עליך לשנות פרופילי זיזים תוך כדי תנועה? איזה דיוק רישום אתה נדרש? האם אתה זקוק לשינוי מהירות או מיקום יעד במהלך הפעולה? האם הבקר תומך בכמות מספקת של צירים עבור יישום זה? האם הוא יתאים לגרסאות עתידיות של המכונה שלך?

התמודדות עם עלות

עלות רכיבי הסרוו גבוהה לעיתים קרובות מזו של הרכיבים המכניים שהם מחליפים. עם זאת, ישנם מספר גורמים חשובים הממתנים את העלות הגבוהה יותר הזו. לדוגמה, ביטול התקנים מכניים מורכבים יכול להפחית את העלות הכוללת ואת גודל המכונה, מה שיכול להגדיל את ערך המערכת. בקר הסרוו מחליף לעיתים קרובות בקר בקרה מתקדם (PLC); במקרה זה, ניתן לקזז את כל עלות ההמרה למערכות סרוו. הגמישות הנוספת עשויה להפחית את מספר דגמי המכונות, או את התהליכים הנדרשים לייצור קו מכונות, ובכך להפחית את עלויות הייצור.

שיקולים כלליים

מעבר לפונקציות תנועה, ישנן שאלות נוספות לשאול. האם השפה מסוגלת לתמוך בתהליכים שלך? האם היא כה מורכבת שתצטרך להשקיע זמן רב בלמידתה? האם המוצר תומך בריבוי משימות? ריבוי משימות, טכניקה המאפשרת לך לכתוב תוכניות שונות עבור תהליכים שונים, מפשט את התכנות של מכונות מורכבות.

כל השאלות הללו יכולות להיות קשות למענה, במיוחד אם אתם חדשים בתחום בקרת תנועה אלקטרונית. רוב החברות המציעות בקרים תומכות בהם היטב. במהלך תהליך הבחירה שלכם, שאלו שאלות רבות. זה לא רק עוזר לכם להעריך את המוצר, זה עוזר לכם להעריך את התמיכה. לבסוף, שקלו את עתיד פעילות הפיתוח בחברה שלכם. בחרו ספקים שיכולים לספק מוצרים ותמיכה כעת ובשנים הקרובות.