Müşteriler, daha az bakım ve ekipman boyutu, 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 belirler. Bu nedenle, verimini ve esnekliğini en üst düzeye çıkarmak ve bakım ihtiyacını azaltmak için, makine içindeki hareketin kontrol şeklini sıklıkla iyileştirmeniz gerekir. Geleneksel kontrol tasarımları 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 parçayı işlemek için gereken yüksek doğruluğu sağlayabilir.
• Esnekliği artırın. Servolar, geleneksel mekanik bileşenlerin elektronik versiyonlarını sunar. Örneğin, elektronik kam profilleri neredeyse anında değiştirilebilir. Programlanabilir hareket profilleri, değişen ürün boyutuna ve yapılandırmasına göre ayarlanabilir. Elektronik "dişli" oranları, farklı makine hızlarına uyum sağlayacak şekilde değiştirilebilir. Ayrıca elektronik dişli sistemi sayesinde, motorlar uzun şaftlara, dişlilere ve kayışlara olan ihtiyacı ortadan kaldırdığı için uygulama için uygun olan her yere yerleştirilebilir.

Ayrıca, tek bir elektrikli "hat mili" neredeyse sınırsız sayıda eksene bağlanabilir. Birden fazla konfigürasyona sahip makinelerde bu, ek hareket eksenlerinin ek mekanik bağlantı gerektirmediği anlamına gelir.

Servolar, mevcut bilgi miktarının artması nedeniyle esneklik de sağlar. Örneğin, birçok servo kontrol cihazı, sorun gidermeye yardımcı olan arıza ve hata durumlarının geçmişini saklar. Çoğu servo sistemi, performans analizi için osiloskop tarzı diyagramlar da görüntüleyebilir. • Bakımı azaltır. Servolar, bir makinedeki mekanik parça sayısını azaltmaya yardımcı olur. Elektronik dişliler kayışların yerini alır. Elektronik kamlar aşınmadan etkilenmez. Elektronik limit anahtarlarının ara sıra yeniden ayarlanması veya değiştirilmesi gerekmez.

Servolar belirli bir çalışma ve deneyim gerektirir. Servo kontrolüne yeni başlıyorsanız, ilk sisteminizi seçip uygulamak için biraz zaman harcamanız gerekebilir. (Servo terminolojisi hakkında bir not: Kontrolör kelimesi birçok farklı kullanım alanına sahiptir. Sistem veyahareketdenetleyici normalde hareketi kontrol eden programı çalıştırır;motorkontrolör birini kontrol edermotorKarışıklığı azaltmak için motor kontrolörlerine (sürücüler) diyeceğiz.

Uygulama boyutlandırma ve seçimi

Servo bileşenlerini seçmek ve boyutlandırmak, motorlar, sürücüler, kontrolör ve endüstriyel PC veya PLC gibi bileşenlerin sayısı nedeniyle karmaşık görünebilir. Eğer mekanik geçmişiniz varsa, bu göz korkutucu olabilir. Neyse ki, şirketler (bileşen tedarikçileri ve kontrol sistemi entegratörleri) bu bileşenleri bir arada paketliyor ve uygulama desteği de sunuyor. İster kendiniz yapın ister paket satın alın, temel süreç şudur:

İlk önce motoru seçinMotor seçimine, motor şeklini seçerek başlayın. Büyük en boy oranına sahip motorlar (küçük çaplı uzun) en yaygın olanlardır. Kare veya yuvarlak olabilirler ve mükemmel değer ve performans sunarlar. Disk motorlar (geniş çaplı kısa) dar alanlara sığar ve düşük ataletli rotorları sayesinde yüksek ivmelenme sağlarlar. Bu motorların her ikisi de sızdırmaz ve sızdırmaz olmayan versiyonlarda mevcuttur.

Çerçevesiz veya entegre motorlar, rotor ve statoru makineye entegre etmek için ayırır. Bu motorlar kompakt bir tasarıma sahiptir ve hassasiyeti artırıp titreşimi azaltarak doğrudan tahrikli çalışmayı iyileştirir.

Standart döner motorların ve ilgili tahrik mekanizmalarının yerini alan doğrusal motorlar, doğrudan doğrusal hareket yaratır. Aynı anda hem verimi hem de doğruluğu birkaç kat artırabilirler.

Motorun boyutlandırılmasıMotor boyutu öncelikle torka (tepe ve sürekli) dayanır. Motor boyutlandırması zorlu olabilir ve hatalar geliştirme döngüsünün sonlarına kadar fark edilmeyebilir. Bu noktada motor boyutunu artırmak zor olabileceğinden, hesaplamalarınıza marj eklemek akıllıca olacaktır. Bu sürece yeniyseniz, muhtemelen motor şirketlerindeki uygulama mühendislerine güvenmelisiniz.

Geri bildirimi seçinEn yaygın geri besleme cihazları kodlayıcılar ve çözücülerdir. Kodlayıcılar, bir darbe dizisi üreten optik cihazlardır. Darbe sayısı, açısal hareketle orantılıdır. Özellikle yüksek çözünürlüklerde yüksek doğruluk sunarlar. Çözücüler, motorun bir devri içinde mutlak konumu algılayan ve sağlamlıklarıyla bilinen elektromekanik cihazlardır. Uygulamanıza en uygun olanı seçin.

Geri besleme sensörü türlerini seçtikten sonra, çözünürlüğünü de seçmeniz gerekir. Genellikle 1.000 satırlık bir kodlayıcı veya eşdeğeri 12 bitlik bir çözücü yeterli çözünürlüğü sağlayacaktır. Her ikisi de devir başına yaklaşık 4.000 farklı konum üretir; bu da yaklaşık 0,1 derece çözünürlüğe eşdeğerdir. Ancak, uygulamanız daha yüksek çözünürlüğe ihtiyaç duyuyorsa, sensörü uygun şekilde seçmelisiniz. Bir uyarı: Çözünürlük ve doğruluk arasında ayrım yapın. Birçok servo, çözücü geri beslemesi için seçilebilir çözünürlük sunar; ancak doğruluk (genellikle 10 ila 40 ark-dakika arasında) etkilenmeyebilir.

Sürücüyü seçinGüç kaynağının modüler (ayrı) mi yoksa bir sürücüye entegre mi olmasını istediğinizi düşünün. Aynı aileden üç veya daha fazla sürücü yakın mesafede olduğunda, modüler güç kaynakları iyi çalışır. Tek eksende, entegre güç kaynakları genellikle daha iyi uyum sağlar. İki eksende ise her iki çözüm de hemen hemen aynıdır.

Sürücüyü muhafaza etmeyi planlıyorsanız, sürücü boyutlarının önemli ölçüde farklılık gösterdiğini ve ekipmanın genel boyutunu etkileyebileceğini unutmayın. Muhafazanın boyutuna bağlı olarak, çeşitli soğutma seçeneklerini de araştırmanız gerekebilir.

Sinüs komütasyon ve altı adımlı komütasyon

Fırçasız servo motorlarda sürücüden motora giden güç dalgası formu genellikle iki şekilde gelir: altı adımlı ve sinüs dalgası. Sinüs dalgasında, sürücü tarafından üretilen akım dalga formu, sinüs dalgasına yakın bir akım üretir. Bu, daha yumuşak bir tork ve daha az ısınma sağlar. Altı adımlı yöntem, basit elektronikler kullanarak altı segmentli bir kare dalga üretir. Maliyeti daha düşük olsa da, altı adımlı yöntemin düşük hızlarda çalışması zordur.

Ayarlama esnekliğiGeri besleme döngülerinde kazanç seçme süreci olan ayarlama, yüksek performans ve istikrarlı çalışma için gereklidir. Geçmişte ayarlama, bilimden çok bir sanattı. Günümüzde ise modern servo sürücüler, makine tasarımcılarına yardımcı olmak için bir dizi araç sunmaktadır. Sürücünün mekanik sistemi uyardığı ve bir dizi döngü kazancı ürettiği süreç olan otomatik ayarlama (veya kendi kendini ayarlama), neredeyse bir standarttır. Çoğu sürücü dijital kazançlarla ayarlandığından, bir lehim havyasına veya küçük bir tornavidaya ihtiyacınız olmaz. Daha karmaşık yöntemlere yalnızca ara sıra ihtiyaç duyabilirsiniz, ancak bunların elinizin altında olması daha fazla seçenek sunar.

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

Sürücü iletişimiBirçok sürücü, hız ve tork komutlarını iletmek için analog sinyal kullanır. Ancak dijital iletişim, iletişim kablolamasını azaltıp sistemin esnekliğini artırdığı için giderek popülerlik kazanmaktadır. Birçok sürücü, DeviceNet, Profibus ve özellikle hareket kontrolü için yeni bir ağ olan Sercos gibi ağlarla uyumludur.

GerilimFabrikalarda 110 Vac güç kaynağı bulmanın zor olabileceğini unutmayın. Avrupa'da 460 Vac yaygın; 230 Vac sürücüler, yurtdışında kullanılacak makinelerde transformatör gerektirebilir. Ne yazık ki, 460 Vac sürücüler pahalı olabilir. Bir uzlaşma, voltaj seviyelerini dönüştürmek için güç yarı iletkenleri kullanan evrensel güç kaynağıdır. Modüler güç kaynaklarına sahip sistemlerde, tek bir evrensel güç kaynağı, birkaç 230 Vac eksenine güç sağlamak için 230 ila 480 Vac arasındaki herhangi bir voltajı kullanabilir.

Son olarak, bir makinede yalnızca az sayıda sürücü ailesi kullanarak yedek parça listesini basitleştirebilirsiniz.

Denetleyiciyi seçin

Kontrolör seçerken tek eksenli veya çok eksenli olanları tercih edin. Tek eksenli kontrolörler, bir hareket kontrolörü, sürücü ve genellikle entegre bir güç kaynağını tek bir pakette birleştirir. Bir veya iki eksenli sistemlerde, bu kontrolörler maliyeti, boyutu, kablolamayı ve sistem karmaşıklığını azaltabilir.

Çok eksenli denetleyiciler genellikle daha karmaşık sistemlere daha uygundur. İlk olarak, özellikle eksen sayısı arttıkça maliyeti düşürürler. İkinci olarak, tek bir program tüm hareketi kontrol edebildiği için sistem karmaşıklığını azaltırlar. Bu hareket denetleyicileri ayrıca, genellikle herhangi bir eksenin herhangi bir başka eksene bağlanmasına ve program yürütülürken bu bağlantıyı değiştirmenize izin verdikleri için senkronizasyonda daha fazla esneklik sağlarlar.

Kontrolcü seçiminizi yaptıktan sonra, "kutu" veya "kart" konfigürasyonlarından birini seçmeniz gerekecektir. Kutu konfigürasyonu, bağımsız çalışabilen kapalı bir kontrolcü anlamına gelir. Kart kontrolcüleri endüstriyel bilgisayarlara takılır. Makinenizde halihazırda bir endüstriyel bilgisayar varsa, uyumlu bir kart maliyeti düşürebilir ve kontrol ile makine arasındaki entegrasyonu artırabilir. Endüstriyel bilgisayar kullanmayı planlamıyorsanız, kutu tabanlı kontrolcüyü eklemek genellikle daha kolaydır.

Özellik setini değerlendirin

Son olarak, kontrolör özelliklerini değerlendirin. Şimdiye kadar tartışılan işlevleri göz önünde bulundurun: dişli, kam mili, yüksek hızlı kayıt ve programlanabilir limit anahtarları. Çoğu kontrolör bu özellikleri bir şekilde sunar, ancak özelliklerin uygulamanızın ihtiyaçlarıyla karşılaştırılması gerekir. Çalışma sırasında dişli oranlarını değiştirmeniz gerekiyor mu? Kam profillerini anında değiştirmeniz gerekiyor mu? Ne kadar kayıt hassasiyetine ihtiyacınız var? Çalışma sırasında hız veya hedef konum değişikliğine ihtiyacınız var mı? Kontrolör bu uygulama için yeterli ekseni destekliyor mu? Makinenizin gelecekteki versiyonlarına uyacak mı?

Maliyetle başa çıkmak

Servo bileşenlerin maliyeti genellikle yerini aldıkları mekanik bileşenlerden daha yüksektir. Ancak, bazı önemli faktörler bu yüksek maliyeti hafifletir. Örneğin, karmaşık mekanik cihazların ortadan kaldırılması, toplam maliyeti ve makinenin boyutunu düşürerek sistemin değerini artırabilir. Servo kontrol cihazı genellikle bir PLC'nin yerini alır; bu durumda, servolara geçişin tüm maliyeti telafi edilebilir. Eklenen esneklik, bir makine serisi üretmek için gereken makine modeli veya işlem sayısını azaltarak üretim maliyetlerini düşürebilir.

Genel hususlar

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

Tüm bu soruları cevaplamak, özellikle elektronik hareket kontrolüne yeni başlıyorsanız zor olabilir. Kontrolör sunan çoğu şirket, bu konuda iyi bir destek sunar. Seçim sürecinde birçok soru sorun. Bu, yalnızca ürünü değil, aynı zamanda desteği de değerlendirmenize yardımcı olur. Son olarak, şirketinizdeki geliştirme faaliyetlerinin geleceğini göz önünde bulundurun. Şu anda ve gelecek yıllarda ürün ve destek sağlayabilecek tedarikçileri seçin.