ขั้นตอนโดยละเอียดของการเลือกไดรฟ์เซอร์โว

Servo เป็นอุปกรณ์ส่งกำลังที่ให้การควบคุมสำหรับการดำเนินการเคลื่อนไหวที่จำเป็นโดยอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้าดังนั้น การออกแบบและการเลือกระบบเซอร์โวจึงเป็นกระบวนการของการเลือกกำลังและส่วนประกอบการควบคุมที่เหมาะสมสำหรับระบบควบคุมการเคลื่อนที่แบบเครื่องกลไฟฟ้าของอุปกรณ์มันเกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่ได้รับส่วนใหญ่ประกอบด้วย:

ตัวควบคุมอัตโนมัติที่ใช้ควบคุมท่าทางการเคลื่อนไหวของแต่ละแกนในระบบ

ไดรฟ์เซอร์โวที่แปลงไฟ AC หรือ DC ที่มีแรงดันและความถี่คงที่เป็นแหล่งจ่ายไฟควบคุมที่เซอร์โวมอเตอร์ต้องการ

เซอร์โวมอเตอร์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับจากไดรเวอร์เป็นพลังงานกล

กลไกการส่งกำลังทางกลที่ส่งพลังงานจลน์ทางกลไปยังโหลดสุดท้าย

…

เมื่อพิจารณาว่ามีชุดผลิตภัณฑ์เซอร์โวอุตสาหกรรมสำหรับศิลปะการต่อสู้จำนวนมากในตลาด ก่อนที่จะเข้าสู่การเลือกผลิตภัณฑ์เฉพาะ เรายังคงต้องทำตามความต้องการพื้นฐานของแอปพลิเคชันการควบคุมการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์ที่เราได้เรียนรู้ รวมถึงตัวควบคุม ไดรฟ์ มอเตอร์เบื้องต้น การคัดกรองดำเนินการด้วยผลิตภัณฑ์เซอร์โว เช่น ตัวลด... เป็นต้น

ในแง่หนึ่ง การคัดกรองนี้จะพิจารณาจากคุณลักษณะของอุตสาหกรรม นิสัยการใช้งาน และลักษณะการทำงานของอุปกรณ์เพื่อค้นหาชุดผลิตภัณฑ์และชุดโปรแกรมที่อาจใช้ได้จากหลายๆ แบรนด์ตัวอย่างเช่น เซอร์โวในการประยุกต์ใช้ระยะพิทช์แบบแปรผันกำลังลมนั้นส่วนใหญ่เป็นการควบคุมตำแหน่งของมุมใบมีด แต่ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ต้องสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงและสมบุกสมบันได้แอปพลิเคชันเซอร์โวในอุปกรณ์การพิมพ์ใช้การควบคุมการซิงโครไนซ์เฟสระหว่างหลายแกน ในขณะเดียวกันก็มีแนวโน้มที่จะใช้ระบบควบคุมการเคลื่อนไหวด้วยฟังก์ชันการลงทะเบียนที่มีความแม่นยำสูงอุปกรณ์ยางรถยนต์ให้ความสำคัญกับการใช้งานที่ครอบคลุมของระบบควบคุมการเคลื่อนที่แบบไฮบริดและระบบอัตโนมัติทั่วไปที่หลากหลายอุปกรณ์เครื่องจักรพลาสติกจำเป็นต้องใช้ระบบในกระบวนการแปรรูปผลิตภัณฑ์การควบคุมแรงบิดและตำแหน่งให้ตัวเลือกฟังก์ชันพิเศษและอัลกอริธึมพารามิเตอร์….

ในทางกลับกัน จากมุมมองของการวางตำแหน่งอุปกรณ์ ตามระดับประสิทธิภาพและความต้องการทางเศรษฐกิจของอุปกรณ์ ให้เลือกชุดผลิตภัณฑ์ของเกียร์ที่เกี่ยวข้องจากแต่ละยี่ห้อตัวอย่างเช่น: หากคุณไม่ได้มีความต้องการสูงเกินไปสำหรับประสิทธิภาพของอุปกรณ์ และคุณต้องการประหยัดงบประมาณ คุณสามารถเลือกผลิตภัณฑ์ราคาประหยัดได้ในทางกลับกัน หากคุณมีความต้องการประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ในแง่ของความแม่นยำ ความเร็ว การตอบสนองแบบไดนามิก ฯลฯ ก็จำเป็นต้องเพิ่มงบประมาณสำหรับมันโดยธรรมชาติ

นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยด้านสภาพแวดล้อมการใช้งาน ได้แก่ อุณหภูมิและความชื้น ฝุ่น ระดับการป้องกัน สภาวะการกระจายความร้อน มาตรฐานไฟฟ้า ระดับความปลอดภัย และความเข้ากันได้กับสายการผลิต/ระบบที่มีอยู่… เป็นต้น

จะเห็นได้ว่าการเลือกผลิตภัณฑ์ควบคุมการเคลื่อนไหวในเบื้องต้นนั้นขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของซีรีย์แต่ละแบรนด์ในอุตสาหกรรมเป็นส่วนใหญ่ในขณะเดียวกัน การอัปเกรดข้อกำหนดของแอปพลิเคชันซ้ำๆ การเข้ามาของแบรนด์ใหม่และผลิตภัณฑ์ใหม่ก็จะส่งผลกระทบบางอย่างเช่นกัน.ดังนั้น เพื่อให้ได้งานที่ดีในการออกแบบและการเลือกระบบควบคุมการเคลื่อนไหว การสำรองข้อมูลทางเทคนิคของอุตสาหกรรมรายวันยังคงมีความจำเป็นอย่างมาก

หลังจากการคัดกรองเบื้องต้นของซีรีย์แบรนด์ที่มีอยู่ เราสามารถดำเนินการออกแบบและเลือกระบบควบคุมการเคลื่อนไหวสำหรับพวกเขาเพิ่มเติมได้

ในเวลานี้ จำเป็นต้องกำหนดแพลตฟอร์มควบคุมและสถาปัตยกรรมโดยรวมของระบบตามจำนวนแกนเคลื่อนที่ในอุปกรณ์และความซับซ้อนของการทำงานโดยทั่วไป จำนวนแกนจะกำหนดขนาดของระบบยิ่งจำนวนแกนมากเท่าใด ความต้องการความจุของตัวควบคุมก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้นในขณะเดียวกัน ก็จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีบัสในระบบเพื่อลดความซับซ้อนและลดตัวควบคุมและไดรฟ์จำนวนการเชื่อมต่อระหว่างบรรทัดความซับซ้อนของฟังก์ชันการเคลื่อนไหวจะส่งผลต่อการเลือกระดับประสิทธิภาพของคอนโทรลเลอร์และประเภทบัสการควบคุมความเร็วและตำแหน่งตามเวลาจริงอย่างง่ายจำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมอัตโนมัติธรรมดาและฟิลด์บัสเท่านั้นการซิงโครไนซ์ตามเวลาจริงที่มีประสิทธิภาพสูงระหว่างหลายแกน (เช่น เกียร์อิเล็กทรอนิกส์และกล้องอิเล็กทรอนิกส์) ต้องใช้ทั้งตัวควบคุมและฟิลด์บัส มีฟังก์ชันการซิงโครไนซ์นาฬิกาที่มีความแม่นยำสูง กล่าวคือ ต้องใช้ตัวควบคุมและบัสอุตสาหกรรมที่สามารถทำงานได้จริง - การควบคุมการเคลื่อนไหวเวลาและหากอุปกรณ์จำเป็นต้องทำการสอดแทรกระนาบหรือช่องว่างระหว่างแกนต่างๆ หรือแม้กระทั่งรวมส่วนควบคุมหุ่นยนต์เข้าด้วยกัน ระดับประสิทธิภาพของตัวควบคุม ความต้องการก็จะยิ่งสูงขึ้นไปอีก

ตามหลักการข้างต้น เราสามารถเลือกคอนโทรลเลอร์ที่มีอยู่จากผลิตภัณฑ์ที่เลือกไว้ก่อนหน้านี้ และนำไปใช้กับรุ่นที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นจากนั้นขึ้นอยู่กับความเข้ากันได้ของ fieldbus เราสามารถเลือกคอนโทรลเลอร์ที่สามารถใช้กับพวกมันได้ไดรเวอร์ที่ตรงกันและตัวเลือกเซอร์โวมอเตอร์ที่สอดคล้องกัน แต่นี่เป็นเพียงขั้นตอนของซีรีส์ผลิตภัณฑ์เท่านั้นต่อไป เราจำเป็นต้องกำหนดรุ่นเฉพาะของไดรฟ์และมอเตอร์เพิ่มเติมตามความต้องการพลังงานของระบบ

ตามความเฉื่อยของโหลดและเส้นโค้งการเคลื่อนที่ของแต่ละแกนในข้อกำหนดการใช้งาน ตามสูตรทางฟิสิกส์อย่างง่าย F = m · a หรือ T = J · α การคำนวณความต้องการแรงบิดในแต่ละจุดของรอบการเคลื่อนที่นั้นไม่ใช่เรื่องยากเราสามารถแปลงข้อกำหนดด้านแรงบิดและความเร็วของแกนการเคลื่อนที่แต่ละแกนที่ด้านโหลดไปยังด้านมอเตอร์ตามอัตราส่วนการส่งผ่านที่ตั้งไว้ล่วงหน้า และบนพื้นฐานนี้ เพิ่มระยะขอบที่เหมาะสม คำนวณรุ่นของไดรฟ์และมอเตอร์ทีละรุ่น และวาดขึ้นอย่างรวดเร็ว แบบร่างระบบสำหรับ ก่อนเข้าสู่งานคัดเลือกที่พิถีพิถันและน่าเบื่อจำนวนมาก ให้ทำการประเมินชุดผลิตภัณฑ์ทางเลือกล่วงหน้าอย่างคุ้มค่า ซึ่งจะช่วยลดจำนวนทางเลือก

อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถใช้การกำหนดค่านี้ที่ประเมินจากแรงบิดของโหลด ความเร็วที่ต้องการ และอัตราทดเกียร์ที่ตั้งไว้เป็นทางออกสุดท้ายสำหรับระบบไฟฟ้าเนื่องจากความต้องการแรงบิดและความเร็วของมอเตอร์จะได้รับผลกระทบจากโหมดการส่งกำลังทางกลของระบบไฟฟ้าและความสัมพันธ์ของอัตราส่วนความเร็วในขณะเดียวกัน ความเฉื่อยของมอเตอร์เองก็เป็นส่วนหนึ่งของภาระของระบบส่งกำลังเช่นกัน และมอเตอร์จะถูกขับเคลื่อนในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์มันคือระบบส่งกำลังทั้งหมดรวมถึงโหลด กลไกการส่ง และความเฉื่อยของตัวมันเอง

ในแง่นี้ การเลือกระบบพลังงานเซอร์โวไม่ได้ขึ้นอยู่กับการคำนวณแรงบิดและความเร็วของแกนการเคลื่อนที่แต่ละแกนเท่านั้น… ฯลฯแต่ละแกนของการเคลื่อนที่จะจับคู่กับหน่วยพลังงานที่เหมาะสมโดยหลักการแล้ว จะขึ้นอยู่กับมวล/ความเฉื่อยของโหลด กราฟการทำงาน และรูปแบบการส่งกำลังเชิงกลที่เป็นไปได้ โดยแทนที่ค่าความเฉื่อยและพารามิเตอร์การขับขี่ (ลักษณะโมเมนต์-ความถี่) ของมอเตอร์ทางเลือกต่างๆ และเปรียบเทียบ แรงบิด (หรือแรง) ของมันกับ การครอบครองความเร็วในเส้นโค้งลักษณะเฉพาะ กระบวนการค้นหาชุดค่าผสมที่เหมาะสมที่สุดโดยทั่วไป คุณต้องทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:

อิงจากตัวเลือกระบบส่งกำลังต่างๆ จัดทำแผนที่เส้นโค้งความเร็วและความเฉื่อยของโหลดและส่วนประกอบระบบส่งกำลังเชิงกลแต่ละชิ้นกับด้านมอเตอร์

ความเฉื่อยของมอเตอร์ที่ทดสอบแต่ละตัวจะซ้อนทับกับความเฉื่อยของโหลดและกลไกการส่งผ่านที่แมปกับมอเตอร์ และเส้นอุปสงค์ของแรงบิดได้มาจากการรวมเส้นโค้งความเร็วที่ด้านมอเตอร์

เปรียบเทียบสัดส่วนและความเฉื่อยที่ตรงกันของเส้นโค้งความเร็วมอเตอร์และแรงบิดภายใต้สภาวะต่างๆ และค้นหาส่วนผสมที่เหมาะสมที่สุดของไดรฟ์ มอเตอร์ โหมดการส่ง และอัตราส่วนความเร็ว

เนื่องจากงานในขั้นตอนข้างต้นจำเป็นต้องดำเนินการสำหรับแต่ละแกนในระบบ ภาระงานของการเลือกพลังงานของผลิตภัณฑ์เซอร์โวจึงใหญ่มาก และเวลาส่วนใหญ่ในการออกแบบระบบควบคุมการเคลื่อนไหวมักถูกใช้ที่นี่สถานที่.ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ จำเป็นต้องประเมินแบบจำลองผ่านความต้องการแรงบิดเพื่อลดจำนวนทางเลือก และนี่คือความหมาย

หลังจากเสร็จสิ้นการทำงานส่วนนี้แล้ว เราควรพิจารณาตัวเลือกเสริมที่สำคัญบางอย่างของไดรฟ์และมอเตอร์ตามที่จำเป็นเพื่อสรุปแบบจำลองตัวเลือกเสริมเหล่านี้รวมถึง:

หากเลือกไดรฟ์บัส DC ทั่วไป ประเภทของหน่วยเรียงกระแส ตัวกรอง เครื่องปฏิกรณ์ และส่วนประกอบการเชื่อมต่อบัส DC (เช่น แบ็คเพลนบัส) ควรพิจารณาตามการกระจายของตู้

ติดตั้งแกนใดแกนหนึ่งหรือทั้งระบบขับเคลื่อนด้วยตัวต้านทานการเบรกหรือชุดเบรกแบบจ่ายพลังงานใหม่ตามความจำเป็น

ไม่ว่าเพลาขาออกของมอเตอร์ที่กำลังหมุนจะเป็นรูกุญแจหรือเพลาออปติก และมีเบรกหรือไม่

ลิเนียร์มอเตอร์จำเป็นต้องกำหนดจำนวนโมดูลสเตเตอร์ตามระยะชัก

โปรโตคอลการตอบสนองเซอร์โวและความละเอียด เพิ่มขึ้นหรือสัมบูรณ์ เทิร์นเดียวหรือหลายเทิร์น

…

ณ จุดนี้ เราได้กำหนดพารามิเตอร์หลักของซีรีย์แบรนด์ทางเลือกต่างๆ ในระบบควบคุมการเคลื่อนไหวตั้งแต่ตัวควบคุมไปจนถึงไดรฟ์เซอร์โวของแต่ละแกนการเคลื่อนไหว รุ่นของมอเตอร์และกลไกการส่งกำลังเชิงกลที่เกี่ยวข้อง

สุดท้าย เรายังจำเป็นต้องเลือกส่วนประกอบการทำงานที่จำเป็นสำหรับระบบควบคุมการเคลื่อนไหว เช่น:

ตัวเข้ารหัสเสริม (สปินเดิล) ที่ช่วยให้บางแกนหรือทั้งระบบซิงโครไนซ์กับส่วนประกอบการเคลื่อนที่ที่ไม่ใช่เซอร์โวอื่นๆ

โมดูล I/O ความเร็วสูงสำหรับการรับอินพุตหรือเอาต์พุตแคมความเร็วสูง

สายเชื่อมต่อไฟฟ้าต่างๆ รวมถึง: สายไฟเซอร์โวมอเตอร์, สายป้อนกลับและเบรก, สายสื่อสารบัสระหว่างไดรเวอร์และคอนโทรลเลอร์…;

…

ด้วยวิธีนี้ การเลือกระบบควบคุมการเคลื่อนที่เซอร์โวของอุปกรณ์ทั้งหมดจึงเสร็จสมบูรณ์โดยพื้นฐานแล้ว