Müşteriler daha az bakım gerektiren, ekipman boyutunu küçülten, daha hızlı üretim ve makine kurulumu sağlayan sistemler 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, verimliliğini ve esnekliğini en üst düzeye çıkarmak ve bakım maliyetlerini azaltmak için, genellikle o makine içindeki hareketin nasıl kontrol edildiğini iyileştirmeniz gerekir. Geleneksel kontrol tasarımlarından ve cihazlarından servo kontrolüne geçmenin çoğu nedeni, bu avantajlardan bir veya daha fazlasını elde etmektir:

• Verimliliği artırın. Servo motorlar yüksek ivme oranları ve hızlar üretir.
• Doğruluğu artırın. Servo motorlar, hızlı hareket eden bir parçayı işlemek için gereken yüksek doğruluğu sunabilir.
• Esnekliği artırın. Servo motorlar, geleneksel mekanik bileşenlerin elektronik versiyonlarını sunar. Örneğin, elektronik kam profilleri neredeyse anında değiştirilebilir. Programlanabilir hareket profilleri, değişen ürün boyutuna ve konfigürasyonuna uyum sağlayabilir. Elektronik "dişli" oranları, farklı makine hızlarına uyum sağlamak için değiştirilebilir. Ayrıca, elektronik dişli sistemi sayesinde, motorlar uzun şaftlara, dişlilere ve kayışlara olan ihtiyacı ortadan kaldırdığı için uygulamaya uygun herhangi bir yere yerleştirilebilir.

Ek olarak, tek bir elektrikli "hat mili" neredeyse sınırsız sayıda eksene bağlanabilir. Çoklu konfigürasyona sahip makineler için bu, ek hareket eksenlerinin ek mekanik bağlantılara ihtiyaç duymadığı anlamına gelir.

Servo motorlar, daha fazla bilgiye erişim sağladıkları için esneklik de sunarlar. Örneğin, birçok servo kontrol ünitesi, sorun gidermeye yardımcı olan arıza ve hata durumlarının geçmişini saklar. Çoğu servo sistemi, performans analizi için osiloskop tarzı diyagramlar da görüntüleyebilir. • Bakımı azaltır. Servo motorlar, bir makinedeki mekanik parça sayısını azaltmaya yardımcı olur. Elektronik dişliler, kayışların yerini alır. Elektronik kamlar aşınmadan etkilenmez. Elektronik limit anahtarlarının ara sıra yeniden ayarlanmasına veya değiştirilmesine gerek yoktur.

Servo motorlar belirli bir miktarda çalışma ve deneyim gerektirir. Servo kontrolüne yeni başlıyorsanız, ilk sisteminizi seçmek ve uygulamak için biraz zaman ayırmanız gerekeceğini bekleyin. (Servo terminolojisi hakkında bir not: "kontrolör" kelimesi çeşitli amaçlarla kullanılır. Sistem veyahareketKontrol ünitesi normalde hareketi kontrol eden programı çalıştırır;motorkontrol cihazı birini kontrol eder.motorKarışıklığı önlemek için motor kontrol ünitelerinden kısaca "sürücüler" olarak bahsedeceğiz.

Uygulama boyutlandırması ve seçimi

Servo bileşenlerinin seçimi ve boyutlandırılması, çok sayıda bileşen nedeniyle karmaşık görünebilir: motorlar, sürücüler, kontrol üniteleri ve endüstriyel bir PC veya PLC olasılığı. Mekanik alanında bir geçmişiniz varsa, bu göz korkutucu olabilir. Neyse ki, şirketler – bileşen tedarikçileri ve kontrol sistemi entegratörleri – bu bileşenleri bir araya getiriyor ve uygulama desteği de sunuyor. İster kendiniz yapın ister bir paket satın alın, temel süreç şöyledir:

Öncelikle motoru seçin.Motor seçimine motor şeklini seçerek başlayın. En yaygın olanlar, geniş en boy oranına sahip (uzun ve küçük çaplı) motorlardır. Kare veya yuvarlak olabilirler ve mükemmel değer ve performans sunarlar. Disk motorlar (kısa ve geniş çaplı) dar alanlara sığar ve düşük ataletli rotorları sayesinde yüksek ivme 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 tasarıma olanak tanır ve doğruluğu artırarak ve titreşimi azaltarak doğrudan tahrikli çalışmayı geliştirir.

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

Motorun boyutlandırılmasıMotor boyutu öncelikle tork değerine (tepe ve sürekli tork) göre belirlenir. Motor boyutlandırması zorlu olabilir ve hatalar geliştirme döngüsünün sonlarına kadar fark edilmeyebilir. Bu noktada motor boyutunu artırmak zor olabileceğinden, hesaplamalarınıza bir pay eklemek akıllıca olacaktır. Sürece yeni başlıyorsanız, muhtemelen motor şirketlerindeki uygulama mühendislerine güvenmelisiniz.

Geri bildirimi seçinEn yaygın geri bildirim cihazları kodlayıcılar ve çözücülerdir. Kodlayıcılar, 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 sensörünün türünü seçtikten sonra, çözünürlüğünü seçmeniz gerekir. Genellikle 1000 hatlı bir enkoder veya eşdeğer olarak 12 bitlik bir çözücü yeterli çözünürlük sağlayacaktır. Her ikisi de devir başına yaklaşık 4000 farklı pozisyon üretir ki bu da yaklaşık 0,1 derecelik çözünürlüğe eşdeğerdir. Bununla birlikte, uygulamanız daha yüksek çözünürlük gerektiriyorsa, 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 ile 40 ark dakika arasında) etkilenmeyebilir.

Sürücüyü seçinGüç kaynağının modüler (ayrı) mi yoksa sürücüye entegre mi olmasını istediğinizi düşünün. Aynı aileden üç veya daha fazla sürücünün yakın konumda olması durumunda, modüler güç kaynakları iyi sonuç verir. Tek eksenli sistemlerde, entegre güç kaynakları genellikle daha uygundur. İki eksenli sistemlerde ise her iki çözüm de hemen hemen aynıdır.

Sabit diski kapalı bir kutuya yerleştirmeyi planlıyorsanız, disk boyutlarının önemli ölçüde değiştiğini ve ekipmanın genel boyutunu etkileyebileceğini unutmayın. Kutunun boyutuna bağlı olarak, çeşitli soğutma seçeneklerini de araştırmanız gerekebilir.

Sinüs komütasyonuna karşı altı adımlı

Fırçasız servo motorlarda sürücüden motora giden güç dalga formu genellikle iki şekilde olur: altı adımlı ve sinüs dalgası. Sinüs dalgasında, sürücü tarafından üretilen akım dalga formu, sinüs dalgasına yakın bir akım üretir. Bu, daha düzgün tork ve daha az ısınma sağlar. Altı adımlı yöntem, basit elektronik devreler kullanarak altı segmentli bir kare dalga üretir. Maliyeti daha düşük olmasına rağmen, altı adımlı yöntem düşük hızlarda düzensiz çalışır.

Ayarlama esnekliğiGeri besleme döngülerindeki kazançların seçilmesi işlemi olan ayarlama, yüksek performans ve kararlı çalışma için gereklidir. Geçmişte, ayarlama bilimden çok bir sanattı. Şimdi, modern servo sürücüler, makine tasarımcılarına yardımcı olmak için bir dizi araç sunmaktadır. Sürücünün mekanik sistemi uyardığı ve bir dizi döngü kazancı ürettiği işlem olan otomatik ayarlama (veya kendi kendine ayarlama) neredeyse standart hale gelmiştir. Çoğu sürücü dijital kazançlarla ayarlanmıştır, bu nedenle lehim makinesine veya potansiyometre ayar aletine (küçük tornavida) ihtiyacınız olmayacaktır. Daha karmaşık yöntemlere yalnızca ara sıra ihtiyaç duyabilirsiniz, ancak bunların mevcut olması daha fazla seçenek sunar.

Analog sürücüler daha ucuz olabilir, ancak potansiyometreleri ayarlayarak veya pasif bileşenleri değiştirerek döngüleri ayarlamanız gerekebilir. Seçiminiz ne olursa olsun, ayarlama öğrenme sürecinin bir parçasıdır ve biraz çalışma ve deneme gerektirir.

İletişimi yönlendirinBirçok sürücü, hız ve tork komutlarını iletmek için analog sinyal kullanır. Bununla birlikte, dijital iletişim, iletişim kablolamasını azalttığı ve sistemin esnekliğini artırdığı için giderek daha popüler hale gelmektedir. Birçok sürücü, DeviceNet, Profibus ve özellikle hareket kontrolü için geliştirilmiş Sercos adlı yeni bir ağ gibi ağlarla uyumludur.

GerilimFabrika ortamında 110 Vac güç kaynağı bulmanın zor olabileceğini unutmayın. Avrupa'da 460 Vac yaygındır; yurt dışında kullanılacak makinelerde 230 Vac sürücüler için transformatör gerekebilir. Ne yazık ki, 460 Vac sürücüler pahalı olabilir. Bir uzlaşma çözümü, voltaj seviyelerini dönüştürmek için güç yarı iletkenleri kullanan evrensel güç kaynağıdır. Modüler güç kaynaklarına sahip sistemler için, bir evrensel güç kaynağı, birkaç 230 Vac ekseni çalıştırmak için 230 ile 480 Vac arasında herhangi bir voltaj kullanabilir.

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

Kontrol cihazını seçin

Kontrol ünitesi seçerken tek eksenli veya çok eksenli olanı tercih edin. Tek eksenli kontrol üniteleri, hareket kontrol ünitesini, sürücüyü ve genellikle güç kaynağını tek bir pakette birleştirir. Bir veya iki eksenli sistemlerde, bu kontrol üniteleri maliyeti, boyutu, kablolamayı ve sistem karmaşıklığını azaltabilir.

Çok eksenli kontrolcüler genellikle daha karmaşık sistemlerde daha iyi bir çözümdür. Birincisi, özellikle eksen sayısı arttıkça maliyeti düşürürler. İkincisi, tek bir program tüm hareketi kontrol edebildiği için sistem karmaşıklığını azaltırlar. Bu hareket kontrolcüler ayrıca senkronizasyonda daha fazla esneklik sağlarlar, çünkü genellikle herhangi bir eksenin diğer herhangi bir eksene bağlanmasına izin verirler ve program yürütme sırasında bu bağlantıyı değiştirmenize olanak tanırlar.

Kontrol ünitesini seçtikten sonra, "kutu" veya "kart" konfigürasyonlarından birini seçmeniz gerekecektir. Kutu konfigürasyonu, bağımsız çalışabilen kapalı bir kontrol ünitesidir. Kart tipi kontrol üniteleri endüstriyel bilgisayarlara takılır. Makinenizde zaten bir endüstriyel bilgisayar varsa, uyumlu bir kart maliyeti düşürebilir ve kontrol ünitesi ile makinenin entegrasyonunu artırabilir. Endüstriyel bilgisayar kullanmayı planlamıyorsanız, kutu tabanlı kontrol ünitesini eklemek genellikle daha kolaydır.

Özellik kümesini değerlendirin.

Son olarak, kontrol cihazının özelliklerini değerlendirin. Şimdiye kadar ele alınan fonksiyonları göz önünde bulundurun: dişli sistemi, kam mekanizması, yüksek hızlı kayıt ve programlanabilir limit anahtarları. Çoğu kontrol cihazı bu özellikleri bir şekilde sunar, ancak ayrıntılar uygulamanızın ihtiyaçlarıyla karşılaştırılmalıdır. Çalışma sırasında dişli oranlarını değiştirmeniz gerekiyor mu? Kam profillerini anında değiştirmeniz gerekiyor mu? Ne kadar kayıt hassasiyetine ihtiyacınız var? Çalışma sırasında hız veya hedef konumunda değişiklik yapmanız gerekiyor mu? Kontrol cihazı bu uygulama için yeterli ekseni destekliyor mu? Makinenizin gelecekteki sürümlerine uyacak mı?

Maliyetlerle başa çıkmak

Servo bileşenlerinin maliyeti genellikle yerini aldıkları mekanik bileşenlerden daha yüksektir. Bununla birlikte, 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 ünitesi genellikle PLC'nin yerini alır; bu durumda, servolara geçişin tüm maliyeti karşılanabilir. Eklenen esneklik, makine modellerinin veya bir makine hattı üretmek için gereken süreçlerin sayısını azaltabilir, böylece üretim maliyetlerini düşürebilir.

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 görevlendirmeyi destekliyor mu? Farklı süreçler için farklı programlar yazmanıza olanak tanıyan bir teknik olan çoklu görevlendirme, karmaşık makinelerin programlanmasını basitleştirir.

Özellikle elektronik hareket kontrolüne yeni başlıyorsanız, tüm bu soruları yanıtlamak zor olabilir. Kontrol cihazı sunan çoğu şirket, ürünlerini iyi bir şekilde destekler. Seçim sürecinizde birçok soru sorun. Bu, yalnızca ürünü değerlendirmenize yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda desteği de değerlendirmenize yardımcı olur. Son olarak, şirketinizdeki gelecekteki geliştirme faaliyetlerini göz önünde bulundurun. Şimdi ve önümüzdeki yıllarda ürün ve destek sağlayabilecek tedarikçileri seçin.