Het kiezen van de juiste servomotor voor je project kan een ontmoedigende taak zijn met zoveel beschikbare opties. Dit artikel vereenvoudigt het proces door de belangrijkste overwegingen op te splitsen: toepassingsscenario, voeding, remvereisten, selectieberekeningen en merkopties. Aan het eind begrijpt u hoe u de specificaties van een servomotor kunt afstemmen op uw behoeften, zodat u verzekerd bent van een nauwkeurige besturing en optimale prestaties. Duik erin en vind de perfecte motor voor uw automatiseringsproject!
Automatisering, de huidige hot field, speelt een belangrijke rol, vaak gebruikt voor nauwkeurige snelheids- of positiecontrole onderdelen in projecten.
Ontwerpers van geautomatiseerde apparatuur worden vaak geconfronteerd met allerlei problemen bij de motorselectie en de motoren die leveranciers aanbieden zijn divers, met talloze parameters, wat vaak overweldigend is voor beginners.
In dit artikel worden enkele ervaringen uit de praktijk gedeeld, in de hoop wat hulp te kunnen bieden aan mensen in nood.
Een servomotor is een motor die de beweging van mechanische onderdelen in een servosysteem regelt; het is in wezen een hulpmotor met een indirect variabel snelheidsmechanisme.
Servomotoren worden gecategoriseerd op basis van hun stroombron: Servomotoren met gelijkstroom (DC) en servomotoren met wisselstroom (AC).
Het functionele verschil tussen de twee is dat AC-servo's beter presteren door hun sinusvormige golfregeling, wat resulteert in minder koppelrimpel. Gelijkstroom-servo's maken daarentegen gebruik van trapeziumvormige golven.
DC-servo's zijn echter eenvoudiger en kosteneffectiever. Servomotoren kunnen nauwkeurig worden aangestuurd; ze draaien precies volgens de instructies en geven feedback om de nauwkeurigheid te garanderen via een zogenaamde gesloten regelkring. Dit wordt bereikt door een encoder te gebruiken om de rotatie te controleren, wat de nauwkeurigheid van de besturing verbetert.
De nauwkeurigheid van stappenmotoren wordt gemeten aan de hand van hun staphoek. Gangbare stappenhoeken op de markt zijn 0,36°/0,72° (voor vijffasemotoren), 0,9°/1,8° (voor twee- en vierfasemotoren) en 1,5°/3° (voor driefasemotoren). BERGER LAHR, een Duits bedrijf, produceert driefasen hybride stappenmotoren met selecteerbare staphoeken via DIP-schakelaars: 1,8°, 0,9°, 0,72°, 0,36°, 0,18°, 0,09°, 0,072° en 0,036°.
Laten we eens kijken naar een stappenmotor met een staphoek van 0,036°.
0.036 = 360/10000
Ervan uitgaande dat er een encoder aan de achterkant van deze stappenmotor is bevestigd, impliceert de formule dat de motor 10.000 pulsen per omwenteling afgeeft, wat een encoderresolutie van 10.000 aangeeft.
De nauwkeurigheid van een servomotor wordt gemeten aan de hand van de resolutie van de encoder die aan de achterkant is bevestigd. Momenteel kunnen de resoluties van servo-encoders oplopen tot 223Hiermee wordt aangetoond dat de precisie van servomotoren die van stappenmotoren ver overtreft.
Een standaardmotor wordt ingeschakeld en begint te draaien, waarna hij stopt wanneer de stroom wordt uitgeschakeld. Afgezien van de rotatie, als je er een extra functionaliteit aan zou moeten toekennen, zou dat de mogelijkheid zijn om de draairichting om te keren.
Regelmotoren in de automatisering kunnen worden onderverdeeld in servomotoren, stappenmotoren en motoren met variabele frequentie. Voor componenten die een nauwkeurige snelheids- of positieregeling vereisen, worden servomotoren gekozen.
De regelmethode van de frequentieregelaar plus motor met variabele frequentie verandert de snelheid van de motor door de frequentie van de voedingsbron die naar de motor gaat te veranderen. Dit wordt over het algemeen alleen gebruikt voor de snelheidsregeling van de motor.
Servomotoren en stappenmotoren vergelijken:
a) Servomotoren gebruiken een gesloten regelkring, terwijl stappenmotoren een open regelkring gebruiken.
b) Servomotoren gebruiken roterende encoders om de nauwkeurigheid te meten, terwijl stappenmotoren staphoeken gebruiken. Op het algemene productniveau kan de nauwkeurigheid van de eerste honderd keer groter zijn dan die van de tweede.
c) De besturingsmethoden zijn vergelijkbaar (puls of richtingssignaal).
Servomotoren kunnen worden ingedeeld in AC-servomotoren en DC-servomotoren op basis van de voeding.
Beide zijn relatief eenvoudig te kiezen. Voor algemene automatiseringsapparatuur leveren klanten meestal een standaard 380 V industriële voeding of 220 V voeding. In dat geval selecteert u gewoon een servomotor voor de overeenkomstige voeding, zodat u niet hoeft om te schakelen.
Sommige apparaten, zoals shuttleborden in driedimensionale magazijnen en AGV's, maken vanwege hun mobiele aard echter meestal gebruik van ingebouwde gelijkspanningsvoedingen en dus meestal van DC-servomotoren.
Ga op basis van het ontwerp van het bewegingsmechanisme na of er een omkeringstendens zal zijn voor
de motor in uitgeschakelde toestand of in stationaire toestand. Als er een neiging tot achteruitrijden is, moet een servomotor met een rem worden geselecteerd.
Voordat u de selectieberekening maakt, moet u eerst de positie- en snelheidsvereisten van het uiteinde van het mechanisme bepalen en vervolgens het transmissiemechanisme identificeren.
Op dit punt kunt u het servosysteem en het bijbehorende verloopstuk selecteren.
Houd tijdens het selectieproces rekening met de volgende parameters:
Bereken het vereiste vermogen en toerental van de motor op basis van de structurele vorm en de snelheid en versnellingseisen van de eindbelasting.
Over het algemeen moet je de reductieverhouding van de reductieklep kiezen in combinatie met de snelheid van de gekozen motor.
In de werkelijke selectie, bijvoorbeeld als de belasting een horizontale beweging is, kan de formule P=TN/9549 vanwege de onzekerheid van de wrijvingscoëfficiënt en windbelastingsfactor van verschillende transmissiemechanismen vaak niet duidelijk worden berekend (kan de koppelgrootte niet nauwkeurig berekenen).
In de praktijk is ook gebleken dat de plaats waar het maximale vermogen nodig is bij het gebruik van een servomotor vaak de versnellings- en vertragingsfase is.
Daarom, door T=F*R=m*a*Rkun je het vereiste vermogen en de reductieverhouding van de motor en de reductieklep kwantitatief berekenen (m: massa van de last; a: versnelling van de last; R: rotatiestraal van de last).
De volgende punten verdienen aandacht:
a) De vermogensoverschotfactor van de motor;
b) Bekijk de overdrachtsefficiëntie van het mechanisme;
c) Of het ingangs- en uitgangskoppel van de reductor aan de norm voldoen en een bepaalde veiligheidsfactor hebben;
d) Of de snelheid later kan worden verhoogd.
Het is vermeldenswaard dat in traditionele industrieën, zoals de kraanindustrie, gewone inductiemotoren worden gebruikt voor aandrijving, er geen duidelijke versnellingseisen zijn en er empirische formules worden gebruikt in het berekeningsproces.
Opmerking: Vergeet niet om bij verticale belasting de zwaartekrachtversnelling mee te nemen in de berekening.
Voor een zeer nauwkeurige regeling van de belasting moet je nagaan of de traagheid van de motor en het systeem overeenkomen.
Over waarom traagheidsmatching nodig is, is op internet geen eenduidige uitleg te vinden.
Het principe van traagheidsaanpassing is: rekening houdend met de traagheid van het systeem omgerekend naar de motoras, mag de verhouding tot de traagheid van de motor niet groter zijn dan 10 (Siemens); hoe kleiner de verhouding, hoe beter de regelstabiliteit, maar er is een grotere motor nodig en de kosten zijn lager.
Raadpleeg de "Theoretische Mechanica" van de universiteit als je vragen hebt over de specifieke berekeningsmethoden.
Bereken na het doorlopen van de reductor en het transmissiemechanisme of de regelnauwkeurigheid van de motor kan voldoen aan de eisen van de belasting. De reductor of sommige transmissiemechanismen hebben een bepaalde speling, waarmee allemaal rekening moet worden gehouden.
Het gaat hierbij vooral om communicatie en bevestiging met elektrische ontwerpers, zoals of de communicatiemethode van de servoregelaar overeenkomt met de PLC, de type encoderen of gegevensuitvoer nodig is.
De keuze van een servomotor wordt niet alleen beïnvloed door het gewicht van het mechanisme, maar ook door de bedrijfsomstandigheden van de apparatuur, die de keuze van de servomotor kunnen veranderen. Een grotere massatraagheid vereist een hoger koppel voor acceleratie en deceleratie en kortere tijden voor acceleratie en deceleratie, waardoor een servomotor met een groter uitgangskoppel nodig is.
Volg deze stappen bij het selecteren van een servomotorspecificatie:
Momenteel zijn er veel merken servomotoren op de markt, met verschillende prestaties. Als het budget geen rol speelt, kies dan over het algemeen voor Europese of Amerikaanse merken. Als je budgetbewuster bent, kies dan Japanse merken, gevolgd door die uit Taiwan en China.
Dit is niet omdat de auteur bevooroordeeld is ten opzichte van buitenlandse merken; het is een les die ik heb geleerd door het daadwerkelijk te gebruiken.
Gebaseerd op ervaringen uit het verleden is er over het algemeen geen probleem met de basisprestaties van binnenlandse servomotoren, maar het regelalgoritme, de integratie en de stabiliteit van de servoregelaar kunnen achterblijven.
Enkele veelgebruikte merken servomotoren:
Europese en Amerikaanse: Siemens, ABB, Lenze, enz;
Japans: Panasonic, Mitsubishi, Yaskawa, enz.
Bij het ontwerpen van automatisering moet je leren gebruik te maken van externe krachten. Vooral bij niet-standaard automatisering is de selectie en berekening van te veel apparaten vaak overweldigend en is overwerken de norm.
Nu, fabrikanten van servomotoren bieden allemaal technische ondersteuning. Zolang je de belasting, snelheid, versnelling en andere parametervereisten opgeeft, hebben ze hun eigen software om je automatisch te helpen bij het berekenen en kiezen van de juiste servomotor, wat erg handig is.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO