Post on 12-Feb-2016
description
Mits
ubis
hi E
lect
ric
Wat
is s
ervo
tech
niek
?
Asbesturingen
Aandrijfsystemen
Open-loop - geen terugkoppeling Closed-loop - terugkoppeling Servosystemen - herkenbaar aan variabel setpoint
Regelaar
Versterker Motor
Terugkoppeling proceswaarde Y
Setpoint
Wat is servotechniek
Het voorvoegsel servo komt van het latijnse servus, dat slaaf of dienaar betekent
Het volgen of uitvoeren van een opdracht
ServusHet volgen of uitvoeren
van een opdracht
Positioneer module
Gewenste waarde
Servoversterker
Servomotor
Aandrijfsystemen
Tandriemaandrijving Aandrijving via reductor op de as Spindelaandrijving Aandrijving met reductor of direct op de as
Combinatie maakt baanbesturing Bewegingen in X – Y – Z richting
Benodigdheden servosysteem
Spindelapplicatie met geleider
PC met servo setup software
ServoversterkerControllerPLC besturing
Servomotor
ReductorEncoder
Klemmenstrook
Klemmenstrook
Ingangen
Uitgangen
Limit switch Limit switch
Positioneermodulen
Analoge besturing Puls besturing Netwerkmodulen
Positioneer
moduleNetwerk Commando’s
Servo
versterkerPulstrein
Analoog
Externe I/O
Boormachine
Servo
motor
Product
Start/Stop
Bedieningspaneel
Bediening als Start, Stop, Pauze etc
Sensor
Eindschakelaars, benaderingsschakelaars etc
Lichtscherm gekoppeld aan de noodstop
Beveiligingen als Noodstop, Terugloop etc
Sensor
Signalen als Ready, Cycle End etc
Servoversterker
Zorgt voor omzetten positioneersignaal Zet pulstrein of commando’s via een netwerk om in een
geschikte voedingsspanning voor de servomotor Controleert acties d.m.v. - Encodersignaal - Spanning- / stroommeting - Autotuning (automatische parameterinstelling) - Notch filters (onderdrukken machinetrillingen)
Opbouw Servoversterker
L1
L2
L3
CUz R
V
+
-
V1 V3 V5
V2 V4 V6M Last
Besturingselectronica
Sturing / regeling / bewaking / communicatie
Terugkoppeling
Gewenste waarde
Communicatie BUS
GelijkrichterEnergie opslag
Rem chopperDC-sturing
Tussenkring
DC-sturing
T1
T2
T3
T4
T5
T6
+
-
A
BC
N
Iab
Iac
Ibc
Servomotoren
Stappenmotoreenvoudig - goedkoop - niet nauwkeurig - laag rendement
DC servomotorVoorloper servotechniek - onderhoudsgevoelig - lage toerentallen
AC servomotorhoog toerental/startkoppel - onderhoudsvrij - hoog thermisch te belasten
Stappenmotor
VoordelenKleine afmetingenGoedkope aansturing (open-loop)Redelijke nauwkeurigheidHoudkoppel aanwezig
NadelenLaag rendementBeperkte snelheid en koppelResonantie verschijnselenLast heeft invloed op nauwkeurigheid
DC Servomotor
Geen voordelen meerWas voor zeer grote vermogensVoorloper van servotechniek
NadelenOnderhoudsgevoeligKoolborstelsVoeding voor gelijkspanningDure motorenGeen hoge toerentallen mogelijk
AC Servomotor
VoordelenKleine massatraagheidHoog toerental mogelijkSnelle koppelopbouwHoge thermische belasting mogelijkWeinig tot geen onderhoudGedrag als synchrone motorCompacte uitvoering
Geen nadelen meer
- Kooiankermotoren- Sleepringankermotoren- Permanentmagneetmotoren
Encoder
Om de stand van de rotor, de draairichting en hettoerental van de servomotor naar de besturing terug te koppelen worden encoders toegepast
Digitale opnemer Meerdere signalen mogelijk Snelheid Richting Nulpunt of markeerpuls etc
Het bakfiets principe
Accelereren Aanloopkoppel (piekkoppel) Bedrijfkoppel Decelereren Remkoppel
Eigenschappen vaneen servosysteem
Massatraagheidsmoment (inertia) J in kgm2
Acceleratie- en deceleratietijd t in seconden Benodigd koppel Τ in Nm De reductie overbrenging i in aantal stappen Asbelasting M in Nm
Massatraagheidsmoment(Inertia)
Stel: Beide voorwerpen hebben een massa van 125 kg
Massatraagheid A = ½ x m x r2 = ½ x 125 kg x (0,5 m)2 = 15,6 kgm2
Massatraagheid B = ½ x m x r2 = ½ x 125 kg x (0,25 m)2 = 3,9 kgm2
Aandrijfschijf A Aandrijfschijf B
100 cm 50 cm
2 cm8 cm
Acceleratie en deceleratie
Piekkoppel Tp = Taandrijf + Tversnelling
n = aantal omwentelingen per minuutJ = massatraagheidsmoment in kgm2
ta = aanlooptijd of versnellingstijd in sec
Taandrijf = Koppel dat de wrijving overwint (Nm)
Tversnelling =2 x π x n x J
(Nm)60 x ta
Voorbeeld piekkoppel
Stel: Een servosysteem moet in een aanlooptijd ta = 2,1 seceen totale massatraagheid J = 0,05 kgm2 versnellen van0 omw/min naar 2000 omw/min. Het aandrijfkoppel Ta is 1,5 Nm
Wat is het piekkoppel Tp?
Tversnelling =2 x π x n x J
=2 x 3,14 x 2000 x 0,05
= 5 Nm60 x ta 60 x 2,1
Tp = Ta + Tv = 1,5 + 5 = 6,5 Nm
Tpiek = Taandrijf + Tversnelling
Effectief koppel
Acceleratie
In bedrijf
Deceleratie
ttotaal
t1 t3t2
t sec
T Nm
1
2
3
4
5
6
-4
-3
-2
-1
01 3 4 9 105 11 12 132 76 8 14 1615 17
Effectief koppel
Het effectieve koppel Trms van de servomotor berekenenwe met de volgende formule:
T1 = koppel gedurende de tijd t1; T2 = koppel gedurende de tijd t2
T3 = koppel gedurende de tijd t3
Trms =T1
2 x t1 + T22 x t2 + T3
2 x t3
ttotaal
Voorbeeld effectief koppel
Stel: Een servosysteem heeft een koppelprofiel zoalsafgebeeld in de grafiek.
Wat is het effectieve koppel Trms?
ttotaal
T12 x t1 + T2
2 x t2 + T32 x t3Trms =
14 = 3,34 Nm6,52 x 2 + 1,52 x 4 + -3,52 x 2Trms =
Reductor
Omzetten toerental en koppel Uitgaande as draait x maal trager Positioneren wordt x maal nauwkeuriger
CoaxiaalPlanetair
Cyclo
Voorbeeld reductor
Stel: Het aandrijfkoppel van een servomotor is 6 Nm enhet toerental is 1000 omw/min. De reductieverhoudingis 5:1.
Wat is het toerental en het koppel van de uitgaande as?
Toerental =Toerental
=1000
= 200 omw/mini 5
Koppel = i x T = 5 x 6 = 30 Nm
Reductie mogelijkheden
Naast tandwiel- en cyclokasten zijn er ookAndere manieren om het toerental te reduceren.Oplossingen kunnen zijn:
Diameter A is 2 maal diameter B4 omwentelingen van B is 1 omwenteling van A
Verhouding i = 4 : 1Snaar- of tandriemaandrijvingen
Overbrengverhouding is afhankelijk van de spoed van
de spindel
Spindelaandrijvingen
Verhouding tussenmassatraagheid aandrijvingen : last
Bij een servo-aandrijving moet er tussen de massatraagheidvan de aandrijving (plus eventuele reductiekast) en de last eenbepaalde verhouding bestaan, afhankelijk van de toepassing.
1 : 1 Extreem hoog dynamisch gedrag (Ultra-low inertia) Robots, ponsapparaten etc 1 : 5 Middel dynamisch gedrag (Low inertia) Verpakkings- en bewerkingsmachines 1 : 10 Laag dynamisch gedrag (Medium/flat inertia) Handling van delicate producten zoals planten etc
Asbelasting
Radiale belasting De kracht die loodrecht op de as staat Axiale belasting De kracht die in de lengterichting van de as optreedt
Bij het overschrijden van één van deze maxima zal beschadiging optreden.
Radiale belasting
Axiale belastingAs
Vragen?
Plain Talk Practical Solutions