Müşteriler daha az bakım ve ekipman boyutu, daha hızlı verim 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, verimini ve esnekliğini en üst düzeye çıkarmak ve bakımı azaltmak için, genellikle hareketin o makine içinde nasıl kontrol edildiğini yükseltmeniz gerekir. Geleneksel kontrol tasarımlarından ve cihazlarından servo kontrole geçmenin çoğu nedeni, bu 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 sunabilir.
• Esnekliği artırın. Servolar geleneksel mekanik bileşenlerin elektronik versiyonlarını sunar. Örneğin, elektronik kam profilleri neredeyse anında değiştirilebilir. Programlanabilir hareket profilleri, değişen ürün boyutuna ve yapılandırmasına ayarlanabilir. Elektronik "dişli" oranları, farklı makine hızlarına uyum sağlamak için değişebilir. Ayrıca elektronik dişlilerle, motorlar uzun şaftlara, dişlilere ve kayışlara olan ihtiyacı ortadan kaldırdıkları için uygulama için uygun olan her yere yerleştirilebilir.

Ek olarak, bir elektrikli "hat mili" neredeyse sınırsız sayıda eksene bağlanabilir. Birden fazla yapılandırmaya sahip makineler için bu, ek hareket eksenlerinin ek mekanik bağlantı gerektirmediği anlamına gelir.

Servolar ayrıca mevcut artan bilgi nedeniyle esneklik de sağlar. Örneğin, birçok servo kontrolörü arıza gidermeye yardımcı olan arıza ve hata koşullarının geçmişini depolar. Çoğu servo sistemi ayrıca performans analizi için osiloskop tarzı diyagramlar da görüntüleyebilir. • Bakımı azaltın. Servolar bir makinedeki mekanik parça sayısını azaltmaya yardımcı olur. Elektronik dişliler kayışları değiştirir. Elektronik kamlar aşınmadan etkilenmez. Elektronik sınır anahtarlarının ara sıra yeniden ayarlanması veya değiştirilmesi gerekmez.

Servolar belirli bir miktarda çalışma ve deneyim gerektirir. Servo kontrolüne yeni başladıysanız, ilk sisteminizi seçmek ve uygulamak için biraz zaman harcamayı bekleyin. (Servo terminolojisi hakkında bir not: Kontrolör kelimesi birçok kullanım bulur. Sistem veyahareketdenetleyici normalde hareketi kontrol eden programı çalıştırır;motorkontrolör birini kontrol edermotor. Karışıklığı azaltmak için motor kontrolörlerini sürücüler olarak adlandıracağız).

Uygulama boyutlandırma ve seçimi

Servo bileşenlerini seçmek ve boyutlandırmak, bileşenlerin sayısı nedeniyle karmaşık görünebilir: motorlar, sürücüler, kontrolör ve endüstriyel bir PC veya PLC olasılığı. Eğer geçmişiniz mekanikse, bu korkutucu olabilir. Neyse ki, şirketler — bileşen tedarikçileri ve kontrol sistemi entegratörleri — bu bileşenleri bir araya paketler ve ayrıca uygulama yardımı sunar. İster kendiniz yapın ister bir paket satın alın, temel süreç şudur:

İlk önce motoru seçin. Motor seçimine motor şeklini seçerek başlayın. Büyük en boy oranlarına 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 eylemsiz rotorları sayesinde yüksek ivmelenme sağlarlar. Bu motorların her ikisi de kapalı ve kapalı olmayan versiyonlarda mevcuttur.

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

Standart bir döner motoru ve ilişkili tahrik mekanizmalarını değiştiren doğrusal motorlar, doğrudan doğrusal hareket yaratır. Aynı anda verimi ve doğruluğu birkaç kat artırabilirler.

Motorun boyutlandırılması. Motor boyutu öncelikle torka dayanır: tepe ve sürekli. Motor boyutlandırması zor olabilir ve hatalar geliştirme döngüsünün sonlarına kadar bulunamayabilir. Motor boyutunun o noktada artırılması zor olabileceğinden, hesaplamalarınıza marjı dahil etmeniz akıllıca olacaktır. Eğer sürece yeniyseniz, muhtemelen motor şirketlerindeki uygulama mühendislerine güvenmelisiniz.

Geri bildirimi seçin. En yaygın geri bildirim cihazları kodlayıcılar ve çözücülerdir. Kodlayıcılar, bir darbe treni 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 bildirim sensörünün türlerini seçtikten sonra, çözünürlüğünü seçmeniz gerekir. Genellikle 1.000 satırlık bir kodlayıcı veya eşdeğer olarak 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 bildirimi için seçilebilir çözünürlük sunar; ancak doğruluk (genellikle 10 ila 40 ark-dakika arasında) etkilenmeyebilir.

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

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

Sinüs komütasyon ve altı adımlı komütasyon

Fırçasız servo motorlar için 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 yaklaşan bir akım üretir. Bu, daha düzgün bir tork ve daha az ısınma üretir. Altı adımlı yöntem, basit elektronikler kullanarak altı segmentli bir kare dalga üretir. Maliyeti daha düşük olsa da, altı adım düşük hızlarda kaba bir şekilde çalışır.

Ayarlama esnekliği. Geri bildirim döngülerinde kazançları seçme süreci olan ayarlama, yüksek performans ve istikrarlı bir çalışma sağlamak için gereklidir. Geçmişte ayarlama, bilimden çok sanattı. Günümüzde, 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 kendine ayarlama) neredeyse bir standarttır. Çoğu sürücü dijital kazançlarla ayarlanmıştır, bu nedenle bir lehimleme demirine veya bir pot düzelticiye (küçük tornavida) ihtiyacınız olmayacaktır. Daha karmaşık yöntemlere yalnızca ara sıra ihtiyaç duyabilirsiniz, ancak bunların mevcut olması daha fazla seçenek sunar.

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

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

Gerilim. 110 Vac gücünün fabrika zemininde bulunmasının zor olabileceğini unutmayın. Avrupa'da 460 Vac popülerdir; 230 Vac sürücülerin kullanılması, denizaşırı kullanım için makinelerde bir transformatör gerektirebilir. Ne yazık ki, 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 eksenine güç sağlamak için 230 ila 480 Vac arasındaki herhangi bir voltajı kullanabilir.

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

Denetleyiciyi seçin

Kontrolörü seçerken tek eksenli veya çok eksenli seçin. Tek eksenli kontrolörler, bir hareket kontrolörü, sürücü ve genellikle 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. Birincisi, özellikle eksen sayısı arttıkça maliyeti azaltırlar. İkincisi, sistem karmaşıklığını azaltırlar çünkü tek bir program tüm hareketi kontrol edebilir. Bu hareket denetleyicileri ayrıca senkronizasyonda daha fazla esneklik sağlarlar çünkü genellikle herhangi bir eksenin herhangi bir diğer eksene bağlanmasına izin verirler ve program yürütme sırasında bu bağlantıyı değiştirmenize olanak tanırlar.

Denetleyici seçiminizi yaptıktan sonra, bir "kutu" veya "kart" yapılandırması seçmeniz gerekecektir. Bir kutu yapılandırması, tek başına çalışabilen kapalı bir denetleyicidir. Kart denetleyicileri endüstriyel bilgisayarlara takılır. Makinede zaten bir endüstriyel bilgisayarınız varsa, uyumlu bir kart maliyeti düşürebilir ve kontrol ve makinenin entegrasyonunu artırabilir. Endüstriyel bir bilgisayar kullanmayı planlamıyorsanız, kutu tabanlı denetleyiciyi eklemek genellikle daha kolaydır.

Özellik setini değerlendirin

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

Maliyetle başa çıkmak

Servo bileşenlerinin maliyeti genellikle değiştirdikleri mekanik bileşenlerden daha yüksektir. Ancak bazı önemli faktörler bu yüksek maliyeti hafifletir. Örneğin, karmaşık mekanik cihazların ortadan kaldırılması toplam maliyeti ve makinenin boyutunu azaltabilir, bu da sistemin değerini artırabilir. Servo kontrol cihazı genellikle bir PLC'nin yerini alır; bu durumda, servolara dönüştürmenin tüm maliyeti telafi edilebilir. Eklenen esneklik, bir makine hattı üretmek için gereken makine modellerinin veya süreçlerin sayısını azaltabilir, böylece üretim maliyetleri düşürülebilir.

Genel hususlar

Hareket fonksiyonlarının ötesinde sorulması gereken başka sorular da var. Dil, süreçlerinizi destekleme yeteneğine sahip mi? Öğrenmek için aşırı zaman harcamanız gerekecek kadar karmaşık mı? Ürün çoklu görevi destekliyor mu? Farklı süreçler için farklı programlar yazmanıza olanak tanıyan bir teknik olan çoklu görev, karmaşık makinelerin programlanmasını basitleştirir.

Tüm bu soruları cevaplamak zor olabilir, özellikle de elektronik hareket kontrolüne yeni başladıysanız. Kontrolörler sunan çoğu şirket bunları iyi destekler. Seçim süreciniz sırasında birçok soru sorun. Sadece ürünü değerlendirmenize yardımcı olmakla kalmaz, desteği de değerlendirmenize yardımcı olur. Son olarak, şirketinizdeki geliştirme faaliyetlerinin geleceğini düşünün. Şimdi ve gelecek yıllarda ürün ve destek sağlayabilen satıcıları seçin.