Când selectează un servomotor, majoritatea inginerilor încep prin a calcula cuplul.
Cuplul pare suficient, dimensiunea motorului pare adecvată și totul pare corect pe hârtie. Dar odată ce mașina începe să funcționeze, încep să apară probleme: vibrații în timpul funcționării, răspuns lent, impact excesiv în timpul accelerării și decelerației și precizie instabilă a poziționării. Parametrii unității sunt ajustați în mod repetat, dar performanța încă nu este satisfăcătoare.
După ore{0}}sau chiar zile-de depanare, cauza reală se dovedește adesea a nu fi un cuplu insuficient, ci un raport de inerție nepotrivit.
Dacă cuplul este prea mic, motorul pur și simplu nu poate conduce sarcina. Dacă raportul de inerție este incorect, este posibil ca mașina să nu obțină niciodată performanțe stabile, indiferent de cât de mult reglaj este efectuat.
Multe probleme de punere în funcțiune care consumă zile sau chiar săptămâni pot fi urmărite până la acest factor trecut cu vederea.
În acest articol, vom omite formulele complicate și ne vom concentra pe principiile practice de selecție a servomotoarelor care contează cel mai mult în aplicațiile de inginerie-lumea reală.
Cuplul contează, dar nu este toată povestea
Cuplul este adesea primul parametru pe care inginerii îl evaluează în timpul selectării servomotoarelor și din motive întemeiate. Cuplul determină dacă motorul poate mișca sarcina.
De exemplu, o platformă de ridicare trebuie să depășească continuu gravitația, făcând cuplul nominal o considerație critică. În schimb, mașinile de-rapide-și{3}}plasare, brațele robotizate și sistemele de transfer efectuează cicluri frecvente de accelerare și decelerare, în care cuplul maxim devine la fel de important.
În majoritatea aplicațiilor industriale, inginerii își rezervă de obicei o marjă de siguranță de aproximativ 1,5 ori mai mare decât cuplul nominal calculat. Pentru sistemele foarte dinamice cu mișcări frecvente de pornire-oprire, se recomandă în mod obișnuit o marjă maximă a cuplului de 2 ori sau mai mult.
Referință tipică de cuplu în funcție de aplicație
| Aplicație | Cuplu recomandat |
|---|---|
| SMT alege-și-plasează cap | Sub 0,5 N·m |
| Platforma de transfer | 1–3 N·m |
| Mecanism de ridicare | 4–7 N·m |
| Articulația brațului robotizat | 4–10 N·m |
| Masă rotativă de sarcină grea- | Peste 10 N·m |
Cu toate acestea, mulți ingineri se confruntă cu o situație frustrantă:
Calculul cuplului este corect, sunt incluse suficiente marje de siguranță, dar mașina încă vibrează, depășește sau se luptă să obțină o poziționare stabilă.
În multe cazuri, răspunsul constă în raportul de inerție.
Raportul de inerție: Cheia reală a performanței sistemului servo
Dacă cuplul determină dacă o mașină se poate mișca, raportul de inerție determină dacă se poate mișca fără probleme și cu precizie.
Raportul de inerție se calculează astfel:
Raportul de inerție=Inerția sarcinii ÷ Inerția rotorului motorului
La prima vedere, conceptul poate părea abstract. O simplă analogie face mai ușor de înțeles.
Imaginați-vă că împingeți un coș de cumpărături gol, comparativ cu unul încărcat complet cu mărfuri grele. Ambele pot fi mutate, dar căruciorul încărcat este mai greu de accelerat, mai dificil de oprit și mai puțin receptiv la schimbările de direcție.
Servomotoarele se comportă aproape în același mod.
Când raportul de inerție devine prea mare, motorul trebuie să lucreze mai mult pentru a controla sarcina, ceea ce duce adesea la probleme de performanță, cum ar fi:
Vibrații excesive ale motorului
Oscilatie reziduala dupa oprire
Dificultate la creșterea câștigurilor servo
Precizie de poziționare instabilă
Temperaturi mai mari ale motorului
Aceste simptome sunt adesea confundate cu probleme de reglare sau putere insuficientă a motorului, atunci când problema reală este adesea potrivirea slabă a inerției.
Raport de inerție recomandat pentru mecanismele de antrenare comune
| Tip de unitate | Raport de inerție recomandat |
|---|---|
| Acționare cu șurub cu bile | 3–5 |
| Transmisia cu cureaua de distributie | 5–8 |
| Sisteme reductoare de viteze | 8–10 |
| Stare Ideala | Mai mic sau egal cu 5 |
Pentru majoritatea echipamentelor de automatizare, menținerea unui raport de inerție sub 5 simplifică semnificativ punerea în funcțiune și îmbunătățește stabilitatea generală a sistemului.
Un alt aspect important este reducerea vitezei. O cutie de viteze nu numai că mărește cuplul de ieșire, dar reduce și inerția de sarcină reflectată văzută de motor. De exemplu, o cutie de viteze 10:1 poate reduce teoretic inerția reflectată la aproximativ 1/100 din valoarea sa inițială, făcând mult mai ușor ca servosistemul să obțină un control stabil.
Trei factori deseori trecuți cu vederea și care afectează fiabilitatea{0}}pe termen lung
Multe mașini funcționează bine în timpul testării inițiale, dar încep să se confrunte cu probleme de performanță luni mai târziu. În multe cazuri, cauza principală nu este cuplul sau inerția, ci detaliile care au fost trecute cu vederea în timpul etapei de selecție.
Nu vă concentrați doar pe viteza nominală
Majoritatea servomotoarelor industriale sunt disponibile cu viteze nominale de 3000 rpm sau 5000 rpm.
O greșeală comună este să presupunem că o viteză mai mare înseamnă automat o performanță mai bună.
În realitate, cuplul continuu scade de obicei pe măsură ce viteza crește. Inginerii ar trebui să examineze întotdeauna curba-turației cuplului motorului și să verifice dacă rămâne disponibil un cuplu suficient la viteza de funcționare prevăzută.
Selectarea codificatorului influențează direct precizia
Pentru echipamentele generale de automatizare, codificatoarele de 17 biți sau 20 de biți sunt de obicei suficiente.
Pentru robotică, sisteme de poziționare de precizie, echipamente semiconductoare și alte aplicații de ultimă generație, codificatoarele pe 23 de biți oferă o rezoluție semnificativ mai mare de feedback și o precizie de poziționare.
De asemenea, inginerii ar trebui să stabilească dacă mașina necesită:
Menținerea poziției după pierderea puterii
Recuperare automată a coordonatelor după repornire
Dacă aceste funcții sunt necesare, un encoder absolut este, în general, alegerea preferată.
Axele verticale ar trebui să folosească întotdeauna o frână
Aceasta este una dintre greșelile cele mai frecvent trecute cu vederea și potențial costisitoare.
Orice axă afectată de gravitație ar trebui să fie echipată cu o frână de oprire.
Fără frână, o întrerupere de curent sau o oprire de urgență pot permite încărcăturii să cadă liber, putând deteriora echipamentele, piesele de prelucrat sau creând riscuri de siguranță.
Costul suplimentar al unei frâne este neglijabil în comparație cu costul unui accident neașteptat.
De ce mai multe AGV-uri și AMR adoptă sisteme servo de joasă tensiune?
Pe măsură ce AGV-urile, AMR-urile, stivuitoarele autonome și roboții de depozit devin din ce în ce mai populari, sistemele tradiționale de servo 220V AC sunt treptat înlocuite cu soluții servo de joasă tensiune.
În comparație cu servosistemele convenționale de curent alternativ, servomotoarele de joasă tensiune oferă mai multe avantaje:
Integrare directă cu sistemele de baterii cu litiu
Eficiență energetică mai mare
Arhitectură electrică simplificată
Siguranță operațională îmbunătățită
Costuri generale mai mici ale sistemului
Aceste beneficii fac din tehnologia servo de joasă tensiune o alegere ideală pentru aplicațiile robotice mobile.
Pentru a susține cererea în creștere pentru logistică inteligentă și roboți mobili autonomi,Plutoolsa dezvoltatServomotoare și sistem de antrenare de joasă tensiune din seria PLT.
Proiectată special pentru vehicule industriale alimentate cu baterii-și roboți mobili, seria PLT acceptă tensiuni de funcționare de 24 V–72 V și oferă performanțe dinamice excelente, control precis al vitezei și funcționare fiabilă.
Aplicațiile tipice includ:
Sisteme de propulsie AGV
Roboți mobili AMR
Stivuitoare autonome
Echipamente de automatizare a depozitelor
Sisteme logistice inteligente
Roboți de servicii mobile
Combinată cu comunicarea CANopen și integrarea perfectă cu unitățile roților motoare AGV, sistemele de acționare diferențială și unitățile de antrenare a direcției, seria PLT ajută producătorii să construiască sisteme de control al mișcării mai eficiente și mai inteligente.
Regulile de selectare a servomotoarelor dintr-o privire
| Parametru | Recomandare |
|---|---|
| Marja de cuplu nominală | Mai mare sau egal cu 1,5× |
| Marja cuplului de vârf | Mai mare sau egal cu 2× |
| Raportul de inerție ideal | Mai mic sau egal cu 5 |
| Aplicații cu-inerție mare | Luați în considerare reducerea vitezei |
| Axa verticală | Frână necesară |
| Poziţionare de{0}}înaltă precizie | Mai mare sau egal cu codificatorul pe 20 de biți |
| Roboți mobili | Servo de joasă tensiune de preferat |
Concluzie
Mulți ingineri care intră în selecția servomotoarelor se concentrează în primul rând pe cuplu.
Cu toate acestea, experiența reală a proiectelor-lumea reală dezvăluie rapid un adevăr mai important:
Cuplul determină dacă sarcina se poate mișca, în timp ce potrivirea inerției determină dacă sistemul se poate mișca lin și fiabil.
În același timp, factori precum selecția codificatorului, sistemele de frânare și evaluările de protecție a mediului joacă un rol esențial în-fiabilitatea pe termen lung.
Abordarea acestor considerații în timpul etapei de proiectare este mult mai eficientă decât a petrece zile pentru depanarea problemelor de performanță după instalare.
Pentru echipamentele de automatizare, AGV-uri, AMR, stivuitoare autonome și sisteme logistice inteligente, selectarea corectă a servomotoarelor nu înseamnă doar alegerea unei puteri nominale-ci găsirea echilibrului optim între performanță, eficiență, fiabilitate și cost.
Căutați un furnizor de încredere de servomotoare de joasă tensiune?
Plutools este specializată în servomotoare de joasă tensiune, servomotoare, roți motoare AGV, unități de acționare a direcției și soluții integrate de control al mișcării pentru automatizarea industrială și robotica mobilă.
Indiferent dacă dezvoltați un AGV, AMR, un stivuitor autonom sau un sistem automat de manipulare a materialelor, echipa noastră de ingineri vă poate ajuta să selectați soluția potrivită de servomotor și de antrenare pentru aplicația dvs.
