3 soorten anodiseerfouten in aluminiumlegeringen
Werktuigbouwkundigen en productiemedewerkers opgelet! Worstel je met vervelende anodiseerfouten in je aluminium producten? Zoek dan niet verder! In deze blogpost duiken we diep in de...
Servosystemen vormen een integraal onderdeel van elektromechanische producten en bieden de hoogste dynamische respons en koppeldichtheid. De trend in de ontwikkeling van aandrijfsystemen is dan ook om traditionele hydraulische, DC-, stappen- en AC-frequentieregelaars te vervangen door AC-servoaandrijvingen. Deze overgang is bedoeld om de systeemprestaties naar een nieuw niveau te tillen, met inbegrip van kortere [...]
Servosystemen vormen een integraal onderdeel van elektromechanische producten en bieden de hoogste dynamische respons en koppeldichtheid.
De trend in de ontwikkeling van aandrijfsystemen is dan ook om traditionele hydraulische, gelijkstroom-, stappen- en frequentieregelaars te vervangen door AC-servoaandrijvingen.
Deze overgang is bedoeld om de systeemprestaties naar een nieuw niveau te tillen, met kortere cycli, hogere productiviteit, verbeterde betrouwbaarheid en een langere levensduur.
Om de prestaties van servomotoren te maximaliseren, is het essentieel om enkele van hun unieke gebruikseigenschappen te begrijpen.
Klanten hebben vaak last van overmatig geluid en een instabiele werking bij het gebruik van servomotoren op bepaalde machines. Wanneer deze problemen zich voordoen, is de eerste reactie van veel gebruikers om de kwaliteit van de servomotor in twijfel te trekken.
Dit komt omdat wanneer ze overschakelen op stappenmotoren of motoren met variabele frequentie om de belasting aan te drijven, het lawaai en de instabiliteit vaak aanzienlijk afnemen.
Op het eerste gezicht lijkt het inderdaad een probleem te zijn met de servomotor.
Een zorgvuldige analyse van het werkingsprincipe van de servomotor onthult echter dat deze conclusie volledig misplaatst is.
Het AC-servosysteem bestaat uit een servoaandrijving, een servomotor en een feedbacksensor (meestal is de servomotor voorzien van een optische encoder).
Al deze componenten werken binnen een gesloten regelkring: de regelaar ontvangt parameterinformatie van buitenaf en levert vervolgens een specifieke stroom aan de motor, die deze omzet in koppel om de belasting aan te drijven.
De belasting voert acties uit of versnelt/vertraagt op basis van zijn karakteristieken.
De sensor meet de positie van de lading, waardoor het aandrijfapparaat de ingestelde informatiewaarde kan vergelijken met de werkelijke positiewaarde. Vervolgens past het de motorstroom aan om de werkelijke positiewaarde consistent te houden met de ingestelde informatiewaarde.
Wanneer een plotselinge verandering in de belasting een snelheidsverandering veroorzaakt, geeft de encoder deze snelheidsverandering onmiddellijk door aan de servoaandrijving.
De regelaar verandert dan de stroom naar de servomotor om de verandering in belasting op te vangen en terug te keren naar de vooraf ingestelde snelheid.
Het AC-servosysteem is een zeer responsief gesloten-lussysteem, waarbij de reactietijd tussen belastingsfluctuatie en snelheidscorrectie zeer snel is. Op dit punt is de belangrijkste beperking van de systeemrespons de transmissietijd van het mechanische verbindingssysteem.
Om een eenvoudig voorbeeld te geven: stel je een machine voor die een servomotor gebruikt om een constante snelheid, hoge massatraagheid belasting via een V-snaar aan te drijven. Het hele systeem moet een constante snelheid en snelle reactiekarakteristieken behouden. Laten we het werkingsproces analyseren.
Wanneer de regelaar stroom levert aan de motor, genereert de motor onmiddellijk een koppel. Door de elasticiteit van de V-snaar accelereert de belasting aanvankelijk niet zo snel als de motor.
De servomotor bereikt de ingestelde snelheid eerder dan de belasting. Op dat moment verzwakt de encoder die op de motor is gemonteerd de stroom, waardoor het koppel afneemt. Als de spanning in de V-snaar continu toeneemt, vertraagt de snelheid van de motor.
Vervolgens verhoogt de driver de stroom weer en deze cyclus herhaalt zich. Officieel account: SolidWorks Niet-standaard mechanisch ontwerp.
In dit geval schommelt het systeem, schommelt het motorkoppel en schommelt de belastingssnelheid overeenkomstig.
Ruis, slijtage en instabiliteit zijn onvermijdelijk. Deze worden echter niet veroorzaakt door de servomotor. Dergelijke ruis en instabiliteit zijn afkomstig van het mechanische transmissieapparaat en zijn het gevolg van een mismatch tussen de hoge reactiesnelheid van het servosysteem en de langere mechanische transmissie of reactietijd.
Dat wil zeggen dat de respons van de servomotor sneller is dan de tijd die het systeem nodig heeft om zich aan te passen aan het nieuwe koppel.
Nadat je de oorzaak van het probleem hebt geïdentificeerd, wordt het veel gemakkelijker om het op te lossen. Verwijzend naar het vorige voorbeeld, zou je het volgende kunnen doen:
(1) Verhoog de mechanische stijfheid en verminder de traagheid van het systeem, waardoor de reactietijd van mechanische transmissieonderdelen afneemt. Vervang bijvoorbeeld V-snaren door directe schroefaandrijvingen of gebruik tandwielkasten in plaats van V-snaren.
(2) De reactiesnelheid van het servosysteem vertragen en de regelbandbreedte van het servosysteem verkleinen, zoals de versterkingswaarde van het servosysteem verlagen.
Natuurlijk zijn dit slechts enkele redenen voor ruis en instabiliteit. Er bestaan verschillende oplossingen voor verschillende oorzaken. Ruis die wordt veroorzaakt door mechanische resonantie kan bijvoorbeeld worden aangepakt door resonantieonderdrukking of laagdoorlaatfiltering te implementeren in het servosysteem. Concluderend zijn de oorzaken van ruis en instabiliteit over het algemeen niet te wijten aan de servomotor zelf.
Tijdens het selecteren en afstellen van servosystemen komt het probleem van traagheid vaak naar voren. Het manifesteert zich specifiek als volgt:
1. Bij het kiezen van een servosysteem moeten we niet alleen rekening houden met factoren zoals het koppel en het nominale toerental van de motor, maar moeten we ook eerst de traagheid van het mechanische systeem omgerekend naar de motoras berekenen.
Vervolgens kiezen we een motor met de juiste massatraagheid op basis van de werkelijke actievereisten van de machine en de kwaliteitseisen van het werkstuk.
2. Tijdens het afstellen (in handmatige modus) is de juiste instelling van de parameter traagheidsverhouding een eerste vereiste om de prestaties van de machine en het servosysteem te maximaliseren.
Dit punt is vooral belangrijk bij systemen die een hoge snelheid en hoge precisie vereisen (de parameter van de traagheidsverhouding van de Delta-servo is 1-37, JL/JM). Het probleem van traagheidsaanpassing doet zich dus voor! Wat is nu precies "inertia matching"?
1. Volgens de tweede wet van Newton is het benodigde koppel voor het voedingssysteem, T, gelijk aan het traagheidsmoment van het systeem, J, vermenigvuldigd met de hoekversnelling, θ. De hoekversnelling θ heeft invloed op de dynamische eigenschappen van het systeem. Hoe kleiner θ is, hoe langer de tijd tussen het commando van de regelaar en de uitvoering van het systeem, wat resulteert in een tragere respons van het systeem. Als θ fluctueert, varieert de systeemrespons in snelheid, wat de machinenauwkeurigheid beïnvloedt. Aangezien de maximale output T constant blijft als de motor eenmaal is geselecteerd, moeten we, als we minimale veranderingen in θ willen, J zo klein mogelijk maken.
2. De totale traagheid van de aanvoeras, J, is gelijk aan de rotatietraagheid van de servomotor, JM, plus de lasttraagheid omgerekend vanaf de motoras, JL. De traagheid van de belasting JL bestaat uit de traagheid van lineaire en roterende componenten zoals de werktafel (in het geval van gereedschapsmachines), de bevestigingen en werkstukken erop, de schroef, de koppeling, enzovoort, allemaal omgerekend naar de traagheid op de motoras. JM vertegenwoordigt de traagheid van de rotor van de servomotor, die constant is als de servomotor eenmaal is geselecteerd, terwijl JL fluctueert met veranderingen in de belasting zoals het werkstuk. Als je wilt dat de mate van verandering in J kleiner is, kun je het aandeel dat JL inneemt het beste minimaliseren. Dit wordt gewoonlijk "inertieaanpassing" genoemd.
Nu we begrijpen wat traagheidsmatching is, welke specifieke gevolgen heeft het en hoe wordt het bepaald?
Impact:
De traagheid van de aandrijving beïnvloedt de nauwkeurigheid, stabiliteit en dynamische respons van het servosysteem. Een grotere massatraagheid resulteert in een grotere mechanische constante van het systeem, een langzamere respons en een verminderd systeem. natuurlijke frequentiewat tot resonantie kan leiden.
Dit beperkt de servobandbreedte en beïnvloedt de servonauwkeurigheid en reactiesnelheid.
Een juiste toename in traagheid is alleen voordelig bij het verbeteren van kruipen op lage snelheid. Daarom moet er bij het mechanisch ontwerp naar worden gestreefd om de traagheid te minimaliseren zonder de stijfheid van het systeem aan te tasten.
Bepaling:
Bij het evalueren van de dynamische karakteristieken van een mechanisch systeem geldt: hoe kleiner de traagheid, hoe beter de dynamische respons van het systeem. Omgekeerd leidt een grotere massatraagheid tot een grotere motorbelasting, wat de regeling moeilijker maakt.
De traagheid van het mechanische systeem moet echter overeenkomen met de traagheid van de motor. Verschillende mechanismen hebben verschillende selecties voor traagheidsprincipes, elk met unieke functionele displays.
Bijvoorbeeld tijdens het snijden met hoge snelheid met een CNC bewerkingscentrum via een servomotor, als de massatraagheid van de belasting toeneemt, gebeurt het volgende:
(1) Als de besturingscommando's veranderen, heeft de motor veel tijd nodig om de snelheidsvereisten van de nieuwe instructie te bereiken;
(2) Er kunnen aanzienlijke fouten optreden wanneer de machine langs twee assen beweegt om snel boogsnijden uit te voeren:
i. Onder normale omstandigheden met typische servomotoren, als JL kleiner is dan of gelijk is aan JM, zullen de bovenstaande problemen zich niet voordoen.
ii. Als JL gelijk is aan 3 keer JM, neemt de bestuurbaarheid van de motor iets af, maar dit heeft geen invloed op de routine. metaal snijden. (Voor het met hoge snelheid snijden van bochten wordt over het algemeen aanbevolen dat JL kleiner is dan of gelijk aan JM).
iii. Als JL 3 keer JM of meer is, neemt de bestuurbaarheid van de motor aanzienlijk af, wat vooral merkbaar is tijdens het met hoge snelheid snijden van bochten.
Verschillende mechanische bewerkingen en kwaliteitseisen van machinale bewerking vereisen verschillende relaties tussen JL en JM.
De bepaling van de traagheidsafstemming moet gebaseerd zijn op de technologische kenmerken van de machine en de kwaliteitseisen van het bewerkingsproces.
Na het voltooien van het mechanische transmissieschema is het noodzakelijk om het model en de grootte van de servomotor te selecteren en te bevestigen.
(1) Selectiecriteria
In het algemeen moet de selectie van een servomotor aan de volgende situaties voldoen:
(2) Selectieberekeningen
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 
PT 
RU