ไดรฟ์โดยตรงเทียบกับเซอร์โมเทอร์โรตารี่เกียร์: ปริมาณของความได้เปรียบในการออกแบบ: ตอนที่ 1

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

• ระบบเซอร์โวโรตารี่ในโลกแห่งความเป็นจริงขาดประสิทธิภาพในอุดมคติเนื่องจากข้อ จำกัด ทางเทคนิค
• servomotors โรตารี่หลายประเภทสามารถให้ประโยชน์สำหรับผู้ใช้ แต่แต่ละคนมีความท้าทายหรือข้อ จำกัด เฉพาะ
• Servomotors แบบโรตารี่ไดรฟ์โดยตรงให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด แต่มีราคาแพงกว่าเกียร์

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่เซอร์โมเมนต์เกียร์เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่พบบ่อยที่สุดในกล่องเครื่องมืออัตโนมัติอุตสาหกรรม เกียร์ sevromotors นำเสนอการวางตำแหน่งการจับคู่ความเร็วการจับอิเล็กทรอนิกส์ที่คดเคี้ยวการปรับความตึงแอพพลิเคชั่นกระชับและจับคู่พลังของ servomotor กับโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถาม: servomotor เกียร์เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับเทคโนโลยีการเคลื่อนไหวแบบหมุนหรือมีทางออกที่ดีกว่าหรือไม่?

ในโลกที่สมบูรณ์แบบระบบเซอร์โวโรตารี่จะมีการจัดอันดับแรงบิดและความเร็วที่ตรงกับแอปพลิเคชันดังนั้นมอเตอร์จึงไม่ได้มีขนาดใหญ่เกินไป การรวมกันของมอเตอร์องค์ประกอบการส่งและการโหลดควรมีความแข็งบิดแบบไม่มีที่สิ้นสุดและเป็นศูนย์แบ็คแลช น่าเสียดายที่ระบบเซอร์โวโรตารี่ในโลกแห่งความเป็นจริงขาดระดับอุดมคตินี้ไปสู่ระดับที่แตกต่างกัน

ในระบบเซอร์โวทั่วไปฟันเฟืองถูกกำหนดเป็นการสูญเสียการเคลื่อนไหวระหว่างมอเตอร์และโหลดที่เกิดจากความคลาดเคลื่อนเชิงกลขององค์ประกอบการส่งสัญญาณ ซึ่งรวมถึงการสูญเสียการเคลื่อนไหวใด ๆ ตลอดกระปุกเกียร์เข็มขัดโซ่และข้อต่อ เมื่อเครื่องเริ่มเปิดเครื่องโหลดจะลอยอยู่ที่ไหนสักแห่งที่อยู่ตรงกลางของความคลาดเคลื่อนเชิงกล (รูปที่ 1A)

ก่อนที่มอเตอร์จะถูกเคลื่อนย้ายตัวเองมอเตอร์จะต้องหมุนเพื่อรับการหย่อนทั้งหมดที่มีอยู่ทั้งหมดในองค์ประกอบการส่งสัญญาณ (รูปที่ 1B) เมื่อมอเตอร์เริ่มชะลอตัวลงเมื่อสิ้นสุดการเคลื่อนที่ตำแหน่งโหลดอาจแซงตำแหน่งมอเตอร์จริง ๆ เมื่อโมเมนตัมดำเนินการโหลดเกินตำแหน่งมอเตอร์

มอเตอร์จะต้องหย่อนอีกครั้งในทิศทางตรงกันข้ามก่อนที่จะใช้แรงบิดกับโหลดเพื่อชะลอมัน (รูปที่ 1C) การสูญเสียการเคลื่อนไหวนี้เรียกว่าแบคแลชและโดยทั่วไปจะวัดในอาร์คนาทีเท่ากับ 1/60 ขององศา กล่องเกียร์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้กับเซอร์โวในแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมมักจะมีข้อกำหนดแบคแลชตั้งแต่ 3 ถึง 9 นาที

ความแข็งของแรงบิดคือความต้านทานต่อการบิดของเพลามอเตอร์องค์ประกอบการส่งและโหลดเพื่อตอบสนองต่อการใช้แรงบิด ระบบแข็งที่ไม่ จำกัด จะส่งแรงบิดไปยังโหลดโดยไม่มีการโก่งตัวเชิงมุมเกี่ยวกับแกนการหมุน อย่างไรก็ตามแม้เพลาเหล็กแข็งจะบิดเล็กน้อยภายใต้ภาระหนัก ขนาดของการโก่งตัวแตกต่างกันไปตามแรงบิดที่ใช้วัสดุขององค์ประกอบการส่งและรูปร่าง ชิ้นส่วนที่มีความยาวและยาวจะบิดเบี้ยวมากกว่าไขมันสั้น ความต้านทานต่อการบิดเป็นสิ่งที่ทำให้ขดลวดสปริงทำงานได้เนื่องจากการบีบอัดสปริงบิดแต่ละรอบของลวดเล็กน้อย ลวดอ้วนทำให้สปริงแข็ง สิ่งใดที่น้อยกว่าความแข็งบิดที่ไม่มีที่สิ้นสุดทำให้ระบบทำหน้าที่เป็นสปริงหมายถึงพลังงานที่มีศักยภาพจะถูกเก็บไว้ในระบบเนื่องจากโหลดต่อต้านการหมุน

เมื่อรวมเข้าด้วยกันความแข็งบิดเบี้ยวที่ จำกัด และฟันเฟืองสามารถลดประสิทธิภาพของระบบเซอร์โวได้อย่างมีนัยสำคัญ แบคแลชสามารถแนะนำความไม่แน่นอนได้เนื่องจากตัวเข้ารหัสมอเตอร์ระบุตำแหน่งของเพลาของมอเตอร์ไม่ใช่ที่แบคแลชอนุญาตให้โหลด Backlash ยังแนะนำปัญหาการปรับแต่งเป็นคู่รักโหลดและ uncouples จากมอเตอร์สั้น ๆ เมื่อโหลดและมอเตอร์ย้อนกลับทิศทางสัมพัทธ์ นอกเหนือจากแบคแลชแล้วความแข็งของแรงบิด จำกัด ยังเก็บพลังงานโดยการแปลงพลังงานจลน์ของมอเตอร์และโหลดเป็นพลังงานที่อาจเกิดขึ้นปล่อยออกมาในภายหลัง การปลดปล่อยพลังงานที่ล่าช้านี้ทำให้เกิดการแกว่งโหลดทำให้เกิดการสั่นพ้องลดการปรับจูนที่ใช้งานได้สูงสุดและส่งผลเสียต่อการตอบสนองและเวลาในการชำระเงินของระบบเซอร์โว ในทุกกรณีการลดฟันเฟืองและการเพิ่มความแข็งของระบบจะเพิ่มประสิทธิภาพของเซอร์โวและทำให้การปรับแต่งง่ายขึ้น

การกำหนดค่า Servomotor แกนหมุน

การกำหนดค่าแกนโรตารี่ที่พบมากที่สุดคือ servomotor แบบโรตารี่ที่มีตัวเข้ารหัสในตัวสำหรับข้อเสนอแนะตำแหน่งและกระปุกเกียร์เพื่อให้ตรงกับแรงบิดและความเร็วของมอเตอร์ที่มีอยู่กับแรงบิดและความเร็วที่ต้องการของโหลด กระปุกเกียร์เป็นอุปกรณ์พลังงานคงที่ซึ่งเป็นอะนาล็อกเชิงกลของหม้อแปลงสำหรับการจับคู่โหลด

การกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ที่ได้รับการปรับปรุงใช้ servomotor แบบหมุนไดรฟ์โดยตรงซึ่งจะช่วยลดองค์ประกอบการส่งสัญญาณโดยการเชื่อมต่อโหลดเข้ากับมอเตอร์โดยตรง ในขณะที่การกำหนดค่า Gearmotor ใช้การมีเพศสัมพันธ์กับเพลาเส้นผ่าศูนย์กลางที่ค่อนข้างเล็กระบบไดรฟ์โดยตรงจะสลักโหลดโหลดโดยตรงไปยังหน้าแปลนโรเตอร์ที่ใหญ่กว่ามาก การกำหนดค่านี้จะช่วยลดฟันเฟืองและเพิ่มความแข็งของแรงบิดอย่างมาก จำนวนเสาที่สูงขึ้นและขดลวดแรงบิดสูงของมอเตอร์ไดรฟ์โดยตรงตรงกับลักษณะแรงบิดและความเร็วของเกียร์ที่มีอัตราส่วน 10: 1 หรือสูงกว่า