Konsèp robo deja trè laj. Atik sa a konsantre sou motè servo pou jwenti robotik yo itilize nan sektè automatisation endistriyèl la epi li pa kouvri motè servo entegre pou robo sèvis yo.
Gwoup robo endistriyèl yo klase nan robo lineyè (yo rele tou robo kartesiyen), robo milti-degre-de-libète (yo rele tou robo milti-joint), robo paralèl (ki rele tou robo Delta), ak robo orizontal milti-joint (ki rele tou SCARA). Yon "selil automatisation" konsiste de plizyè kalite bra robotik atikile ak ekipman transmèt otomatik. Selil automatisation ak fonksyon diferan yo lye pou fòme yon liy pwodiksyon otomatik, ak plizyè liy pwodiksyon otomatik yo konbine pou kreye yon atelye otomatik.
Pami robo endistriyèl sa yo ak inite otomatik yo, motè servo jwe yon wòl enpòtan nan pwezante estrikti mekanik avèk presizyon, san pèdi tan, ak fyab dapre kòmandman kontwòl yo; Se poutèt sa, yo konsidere kòm eleman debaz yo.
Konsèp debaz nan motè Servo Eman pèmanan
"Servo" refere a kapasite pou egzekite kòmandman nan yon sistèm òdinatè kontwòl san devyasyon. Konsèp sa a pa limite a motè elektrik oswa idwolik; li englobe sistèm pneumatik tou, ak nenpòt eleman ki kapab fè travay sa a konsidere kòm yon eleman servo.
Yon motè elektrik se yon eleman elektwomekanik ki konvèti enèji elektrik nan enèji mekanik. Yon motè servo se yon motè elektrik ki fèt pou itilize nan sistèm kontwòl mouvman, kote paramèt pwodiksyon li yo -tankou pozisyon, vitès, akselerasyon, oswa koupl-yo kontwole.
Servo motè yo ka klase nan diferan kalite ki baze sou espesifikasyon kontwòl yo. Dapre kalite ekipman pou pouvwa, yo divize an AC servo motè ak DC servo motè; pa mòd opere, yo klase nan motè servo lineyè ak motè servo rotary. Motè lineyè dirèkteman jenere fòs Newtonyen, pandan y ap motè rotary pwodiksyon koupl wotasyon. Pou kondwi chay lineyè, motè rotary mande pou mekanis mekanik tankou vis plon pou konvèti mouvman wotasyon an mouvman lineyè.
Rotary AC servo motè yo klase nan AC asynchrone servo motè ak AC synchrone servo motè ki baze sou estrikti rotor. Rotor la nan yon AC asynchrone servo motè konsiste de yon kaj aliminyòm oswa kòb kwiv mete, ak vitès wotasyon kalòj la toujou kenbe yon diferans vitès sèten relatif ak chan mayetik wotasyon synchrone. Anba teknoloji kontwòl vektè, sa a kalite motè ka reyalize karakteristik kontwòl koupl kòm egzak tankou sa yo ki nan motè DC. Sepandan, rotor a gen gwo inèsi, bon konstan -pouvwa karakteristik, ak yon ranje vitès lajè, ki fè li apwopriye pou yon pakèt chaj inèsi varyab-tankou machin zouti koupe ak enprime machin likidasyon / dewoulman aplikasyon. Dezavantaj yo se koupl kòmanse ba, ak vitès repons elektwomayetik yo se enferyè a sa yo ki nan motè sèrvo leman pèmanan. Konstan tan elektwomayetik la se apeprè 10 fwa sa a nan motè leman pèmanan ki fèt ak materyèl leman pèmanan. Anplis de sa, akòz dansite pouvwa ki ba ak gwo dimansyon rotor, yo pa apwopriye pou aplikasyon segondè -servo dinamik.
Rotary AC synchrone servo motè yo sèvi ak materyèl leman pèmanan pou rotor yo, ki dirèkteman jenere jaden an eksitasyon mayetik. Pa gen okenn nesesite pou yon aktyèl eksitasyon etabli jaden mayetik motè a, sa ki lakòz yon repons elektwomayetik rapid. Anplis de sa, gwo dansite enèji aktyèl materyèl leman pèmanan ki ra -latè pèmèt gwo dansite pouvwa nan motè sa yo, ouvè posiblite pou konsepsyon motè servo ak divès kalite karakteristik pèfòmans. Segondè repons dinamik ka reyalize atravè yon konsepsyon Mens ak inèsi rotor ki ba oswa yon konsepsyon kontra enfòmèl ant, gaya ak gwo inèsi rotor. Itilize materyèl leman pèmanan ki ra -latè te etabli motè leman pèmanan kòm chwa pi pito pou aplikasyon servo. Sepandan, materyèl leman pèmanan ki ra -latè rete eleman ki pi chè pami tout materyèl yo itilize nan motè servo. Diferans nan materyèl yo itilize pa manifaktirè divès kalite rezilta nan diferan nivo nan bon jan kalite pwodwi. Bon kalite -materyèl leman pèmanan pa ka demagnetize menm nan tanperati opere pi wo pase 150 degre, tandiske materyèl enferyè yo ka demagnetize lè tanperati opere motè a pi ba pase 120 degre. Bon jan kalite a nan materyèl yo leman pèmanan dirèkteman detèmine karakteristik sa yo divès kalite nan motè a servo.
Motè servo lineyè yo bay dirèkteman Newton -mèt fòs san yo pa bezwen konvèsyon mekanik, sa ki pèmèt akselerasyon trè wo. Nan dènye ane yo, pwogrè teknolojik rapid yo te lakòz yo itilize toupatou nan aks manje zouti machin ki gen gwo -pèfòmans. Nan robo endistriyèl, sepandan, aplikasyon yo limite a sa sèlman sèten bra robo lineyè epi yo pa konsantre nan atik sa a. Atik sa a konsantre sou motè servo rotary pèmanan leman ak aplikasyon yo nan robo endistriyèl.
Estrikti yon wotasyon motè leman pèmanan
Figi 1 montre yon dyagram estriktirèl tipik nan yon motè sèrvo leman pèmanan. Pou bay yon BECA konplè, dyagram sèl sa a gen entansyon pou ilistre klèman tout estrikti yon motè servo leman pèmanan. An reyalite, motè servo leman pèmanan ki ba -posans ki gen 15 kW oswa mwens ka konte sou konveksyon natirèl pou refwadisman, elimine nesesite pou yon fanatik refwadisman. Motè sa yo se kontra enfòmèl ant epi yo pa mande pou aliye pye; bag enstalasyon yo tou pa nesesè. Ranplase bwat tèminal la ak yon konektè avyasyon pou fil plon yo bay rezilta yon konsepsyon pi pwòp. Kontinwe, aparans motè a vin jan yo montre nan Figi 2 (a). Si motè a piti anpil-anba 1 kW-menm konektè avyasyon yo pou fil plon yo pa nesesè; olye de sa, yon kab ka pwolonje dirèkteman nan motè a, sa ki lakòz konfigirasyon yo montre nan Figi 2 (b).
Figi 1: Dyagram chema yon motè sèrvo leman pèmanan
Figi 2: Dyagram eskematik yon motè servo leman pèmanan ki ba -pouvwa
Seksyon sa a sipoze ke lektè a konprann prensip motè elektrik yo epi konsantre sèlman sou eksplike diferans ki genyen estriktirèl ant motè servo leman pèmanan ak lòt kalite motè ki baze sou karakteristik motè robo yo.
BEARINGS: Se lavi sèvis yon motè servo byen mare nan bi li yo. Bay kondisyon yo fyab segondè ak rezistans nan robo, BEARINGS yo dwe asire yon lavi sèvis nan omwen 30,000 èdtan. Ki baze sou yon jounen travay 8 èdtan, sa a tradui nan yon lavi sèvis robo nan omwen 10 ane. BEARINGS yo dwe kapab operasyon tanzantan nan 6,000 rpm.
Laminasyon stator ak likidasyon: Piske motè robo mande pou gwo dansite pouvwa, epi pou minimize gwosè ak diminye jenerasyon chalè pèt fè, materyèl laminasyon an dwe frèt -woule asye Silisyòm ak yon epesè 0.35 mm oswa mwens. Enroulement yo dwe reziste alontèm ekspoze a 16 kHz varyab- pulsasyon transpòtè frekans. Pou anpeche pann ak kenbe tèt ak entans dv / dt vag, Rating rezistans vòltaj la dwe pa mwens pase 2,500 V.
Materyèl leman pèmanan rotor: Materyèl leman pèmanan an se eleman ki pi chè nan yon motè servo leman pèmanan. Materyèl ki gen kontni eleman latè ki ba gen yon pwen Curie ki ba ak estabilite materyèl pòv. Si yo itilize leman neyodim-fè-bor (NdFeB), yo ta dwe de preferans klas UH42 oswa pi wo. Anplis de sa, yo dwe peye atansyon sou kontni an nan eleman latè ra tankou dysprosium. Pou asire gwo -tanperati demagnetization rezistans, samarium-cobalt (SmCo) leman yo lajman itilize tou nan ti ak mwayen -motè servo motè yo. An rezime, li esansyèl pou asire ke motè servo a rete vrèman demagnetization -rezistan nan kondisyon nòmal operasyon yo. Sinon, estabilite alontèm-robo a pa ka garanti.
Seal arbr: Pou anpeche lwil oliv ak debri antre nan motè a pandan y ap asire operasyon lis, enstale yon sele arbr nan fen arbr motè a se yon pratik konsepsyon estanda. Nan robo, yon ti Kovèti pou souvan moulen sou arbr motè servo pou konekte motè a dirèkteman nan redukteur a. Piske tanperati ki wo ak lwil oliv ka antre nan motè a, li nesesè pou sele plizyè -lèv segondè-. Pa ekzanp, yon doub -lèv fliyowokarbon kawoutchou arbr so pi fyab pase yon sèl -lèv nitril kawoutchou so arbr, menm si diferans pri a enpòtan.
Fren: Yon fren se yon karakteristik estanda pou motè robo. Prèske 95% nan motè servo mande yon fren. Pou asire ke fren an angaje tout tan-sitou pandan arè ijans-li dwe fonksyone yon fason ki fyab. Fren an dwe gen yon faktè sekirite ase, ak yon koupl estatik apeprè 1.5 fwa koupl nominal motè a. Pou motè robo lou -, faktè sekirite fren an ta dwe rive 2.0 oswa menm 2.5 fwa koupl nominal la. Li enpòtan sonje ke fren an sou yon motè robo se yon fren sekirite, pa yon fren sèvis. Sistèm kontwòl la dwe asire ke, pandan yon arè ijans, sikwi frenaj servo kondwi a aktive atravè yon rezistans frenaj, ak fren an angaje lè vitès motè a apwoche zewo. Pou amelyore vitès repons, fren leman pèmanan yo siperyè fren elektwomayetik prentan.
Encoder: Encoder la monte nan fen dèyè motè a epi li fonksyone kòm yon Capteur pou vitès motè ak pozisyon rotor. Li mezire pozisyon rotor la pou bay òdinatè kontwòl la ak done sou pozisyon aktyèl rotor la ak vitès pou kontwòl servo, pwezante chan mayetik, ak kalkil trajectoire mouvman. Pandan ke ankode motè robo jeneralman pa ofri gwo presizyon, yo dwe sipòte mezi pozisyon absoli milti-vire pou asire ke motè a ka rekòmanse operasyon nan pozisyon li te nan anvan yon pann kouran. Kounye a, gen twa apwòch komen pou adrese kondisyon ankode motè robo. Premye metòd la sèvi ak yon kòd Gri optik oswa mayetik ankode pou mezi yon sèl -vire ak angrenaj mekanik pou mezi milti-vire. Avantaj nan apwòch sa a se gwo presizyon mezi; apre yon pann kouran, pozisyon opere motè a kenbe atravè pozisyon mekanik ankode a epi yo ka li dirèkteman lè pouvwa -up. Sepandan, dezavantaj la se ke ankode a twò epè, sa ki fè li twò long pou espas enstalasyon limite. Dezyèm metòd la sèvi ak yon ankode kòd optik oswa mayetik Gray pou estoke done yon sèl-viraj, pandan y ap estoke done milti{-vire atravè yon memwa elektwonik ki mache ak pil-. Sa a pèmèt ankode a dwe fè trè kout, fè li ideyal pou ti motè servo ki gen yon dyamèt ekstèn ki mwens pase 60 mm. Dezavantaj la se ke lavi batri a se relativman kout -tipikman 2-3 ane maksimòm, epi nan kèk ka, batri a bezwen ranplase apre jis yon ane. Twazyèm metòd la sèvi ak yon transfòmatè rotary pou mezire pozisyon yon sèl -vire pou aplikasyon ki gen egzijans presizyon ki ba, pandan y ap jere enfòmasyon milti-vire pa yon tablo sikwi ki mache ak batri-ki anndan bwat kontwòl la.
Ekstansyon arbr rotor: Akòz operasyon souvan devan ak ranvèse, motè a sibi fòs taye; Se poutèt sa, materyèl la arbr ta dwe de preferans asye apeze 42CrMo. Si motè a enstale ak yon kle, kle a dwe byen chita pou efektivman redwi balans dinamik motè a ak runout. Nan gwo vitès, diferans ki genyen ant yon motè sèrvo ak kle ak yon arbr ki pa gen okenn chaj -kapab otan ke nèf fwa pi gwo-yon faktè ki pa ta dwe souzèstime.
Paramèt transmisyon kle nan motè Servo Eman pèmanan
Zòn Fonksyònman: Rejyon kote motè a ka opere kontinyèlman san yo pa depase ogmantasyon tanperati admisib yo rele zòn opere kontinyèl la; rejyon andeyò zòn fonksyònman kontinyèl kote yo pèmèt operasyon kout -yo rele zòn fonksyònman tanzantan. Zòn fonksyònman an reprezante pa yon plan kowòdone de -dimansyon koupl ak vitès.
Rated Power PN: Pisans maksimòm motè a ka bay nan zòn opere kontinyèl la.
Rated Torque MN: koupl la nan ki motè a delivre pouvwa nominal li nan zòn nan fonksyone kontinyèl. Definisyon koupl rated varye anpil pami manifaktirè yo. Kondisyon korespondan dissipation chalè yo jeneralman espesifye. Entènasyonalman, li se pratik komen pou presize ke evalyasyon sa a mezire ak motè a monte sou yon bride aliminyòm nan yon zòn defini ak epesè, ak tanperati a bride kenbe nan 20 degre oswa pi ba pase yon tanperati espesifye. Se poutèt sa, nan operasyon aktyèl, motè yo souvan monte sou eleman fè jete, ak tanperati ete ka depase estanda tès la. Si pa gen okenn maj pèmèt pandan operasyon, sa ka mennen nan surchof ak demagnetization. Kondisyon estanda nan 40 degre tanperati anbyen espesifye pa estanda nasyonal Chinwa a se relativman rezonab pou anviwònman Chinwa a. Manifaktirè ki gen bon repitasyon yo pral gen ladan yon maj konsepsyon sèten pi ba pase valè nominal yo detèmine dapre estanda a lè yo pibliye koupl nominal la, ki pi an sekirite.
Rated Current IN: Kouran ki koresponn ak koupl nominal la.
Vitès nominal nN: Vitès maksimòm motè a pèmèt yo opere anba koupl nominal nan sik devwa kontinyèl la.
Kontini Locked-Rotor Torque MO: Koupl maksimòm motè a ka delivre lè yo fèmen nan sik devwa kontinyèl la. Anjeneral, vitès ki pi ba pase 100 rpm yo konsidere yo tonbe nan ranje fonksyònman rotor fèmen -.
Kouran rotor ki bloke-kontinyèl I0: Kouran ki koresponn ak koupl rotor kontinyèl ki bloke-.
Peak Torque Mmax: koupl maksimòm motè a gen dwa bay. Kondisyon nominal yo varye anpil nan mitan diferan manifaktirè yo. Gen kèk ki presize koupl ki koresponn ak aktyèl la demagnetizing; spesifikasyon sa yo pa ta dwe itilize kòm koupl pik la. Konsèpteur mekanik yo dwe pèmèt ase maj pou anpeche motè a demagnetize ak echwe akòz koupl opere twòp. Si koupl maksimòm lan espesifye dapre sik devwa a, li gen valè referans jeni. Koupl pik ki espesifye dapre S3-10% gen pi gwo valè referans jeni; li ka konprann kòm koupl la opere maksimòm pèmèt pou yon tan opere kontinyèl nan 3 segonn, ki se ase pou robo. Surcharge repetitif pou robo milti-jwenti se jeneralman alantou 2.0 fwa.
Aktyèl pik Imax: aktyèl la opere ki koresponn ak koupl pik la.
Konstan tan elektrik Te: Yon konstan karakteristik ki reprezante vitès aktyèl la reponn a yon vòltaj aplike. Li defini kòm tan ki nesesè pou aktyèl la rive nan 1 - e^(-1) (apeprè 63.2%) nan aktyèl final la apre yo fin aplike yon vòltaj fiks atravè tèminal motè yo. Konstan tan elektrik yon motè sèrvo jeneralman espesifye kòm rapò enduktans stator likidasyon an ak rezistans li (Te=L/R). Li gen rapò ak tan aktyèl repons etap sistèm servo la men li pa nesesèman ekivalan a li.
Konstan tan mekanik Tm: Konstan tan mekanik yon motè servo defini antanke: tm=R*J/Ke*Kt, sa vle di, li gen rapò ak rezistans likidasyon, moman inèsi rotor, koyefisyan EMF tounen-, ak koyefisyan koupl motè. Konstan tan mekanik yon motè kondwi a apeprè ekivalan a tan ki nesesè pou motè a akselere soti nan vitès zewo a 63.2% nan vitès fiks-eta li a nan kondisyon ki pa gen chaj-. Nan yon sistèm servo, konstan sa a ka nimerikman ekivalan ak tan repons sistèm nan vitès-bouk etap.
Retounen-EMF konstan Ke: Pa gen okenn-chaj dèyè-Valè EMF pwovoke pa motè a nan yon vitès inite. Li anjeneral refere a pa-chaj tounen-EMF ki koresponn ak 1000 rpm, ak inite V/krpm.
Koupl konstan Kt: koupl pwodiksyon motè a ki koresponn ak yon aktyèl inite. An jeneral, relasyon ki genyen ant koyefisyan dèyè-EMF Ke motè a ak koyefisyan koupl Kt la jeneralman bay Kt=9.55 * Ke * 1.732, kote Kt se nan Nm/A, Ke se nan V/rpm, ak Ke=Kt. Isit la, Ke refere a liy tounen -EMF.
Si espesifikasyon motè yo pa bay paramèt Kt ak Ke, Kt ka sòti nan koupl nominal la ak aktyèl aktyèl la. Lè sa a, lè l sèvi avèk relasyon Kt=9.55 * Ke * 1.732, koyefisyan EMF Ke a ka endirèkteman derive jan sa a: Ke=0.1047 * Kt / 1.732, ak inite V/rpm; Altènativman: Ke=104.7 × Kt / 1.732, ak inite V/krpm oswa mV/rpm.
Akòz limit vòltaj ekipman pou pouvwa, motè a tounen EMF tipikman fèt yo dwe relativman ba asire gwo reyaksyon, garanti ase gout vòltaj nan gwo vitès jwenn ase aktyèl. Sepandan, gwo aktyèl ogmante chaj tèmik motè a. Kontinwe, motè robo mande pou yon gwo dansite pouvwa pou reyalize gwosè kontra enfòmèl ant, gwo koupl, ak jenerasyon chalè ki ba.
Moman inèsi rotor J: Moman inèsi rotor motè a. Moman inèsi a nan yon motè robo se kritik, paske li dirèkteman afekte estabilite nan operasyon robo a. Sa a se paske robo souvan enplike kowòdinasyon milti-aks. Pou egzanp, dezyèm aks nan yon robo atikile mande pou yon motè ki gen inèsi enpòtan pou akomode chanjman sibstansyèl nan inèsi chaj ki rive lè bra a pwolonje ak retracte.
Dan -koupl plas: Lè likidasyon yon motè leman pèmanan yo louvri-sirkuite, yon koupl peryodik pwodwi pandan yon revolisyon nan motè a akòz fant yo nan nwayo a armature, ki gen tandans aliman ak pozisyon nan minimòm rezistans mayetik.
Kapasite Surcharge: Kapasite yon motè pou bay yon pouvwa oswa yon koupl espesifik pou yon peryòd defini nan kondisyon espesifik san yo pa depase aktyèl pik espesifye a. Tipikman, rapò a nan pik aktyèl ak aktyèl rated yo refere yo kòm faktè a Surcharge aktyèl, pandan y ap rapò a nan pik koupl ak koupl nominal yo refere yo kòm faktè a Surcharge koupl. Anjeneral, motè robo yo dwe asire yon kapasite surcharge koupl apeprè 3 fwa.
Vitès maksimòm nN: Vitès ki pi wo motè a ka reyalize pandan operasyon tanzantan. Definisyon vitès maksimòm varye anpil pami manifaktirè motè yo; Pou motè robo, valè yo bay tipikman reprezante vitès ki pi wo nan ki operasyon repete posib pandan itilizasyon aktyèl la. Nan vitès maksimòm, koupl maksimòm korespondan an ka depase de fwa koupl nominal la, asire repons akselerasyon atravè tout seri vitès la.