Engranaje-zerbomotor bat erabilgarria izan daiteke biraketa-mugimenduaren teknologiarako, baina erabiltzaileek kontuan izan behar dituzten erronkak eta mugak daude.
Egilea: Dakota Miller eta Bryan Knight
Ikaskuntza Helburuak
- Benetako birakari servo sistemek ez dute errendimendu idealera iristen muga teknikoak direla eta.
- Hainbat servomotor birakari motak onurak eman diezazkiekete erabiltzaileei, baina bakoitzak erronka edo muga espezifiko bat du.
- Zuzeneko biraketa-zerbomotorrek eskaintzen dute errendimendu onena, baina engranaje-motorrak baino garestiagoak dira.
Hamarkadetan zehar, engranajedun servomotorrak industria-automatizazioko tresnarik ohikoenetako bat izan dira. Engranajedun servomotorrek kokapena, abiadura-egokitzapena, kamara elektronikoa, bobinatzea, tentsioa eta estutzea eskaintzen dituzte, eta servomotor baten potentzia kargara modu eraginkorrean egokitzen dute. Horrek galdera hau sortzen du: engranajedun servomotorra da aukerarik onena mugimendu birakariaren teknologiarako, edo badago irtenbide hoberik?
Mundu ideal batean, biraketa-zerbo sistema batek aplikazioarekin bat datozen momentu eta abiadura balorazioak izango lituzke, motorra ez gaindiez edo gutxiegiz tamainakoa izan dadin. Motorraren, transmisio elementuen eta kargaren konbinazioak zurruntasun torsional infinitua eta atzerakadarik gabekoa izan beharko luke. Zoritxarrez, benetako biraketa-zerbo sistemak ez dira ideal horretara iristen neurri desberdinetan.
Servo sistema tipiko batean, atzerakada motorraren eta kargaren arteko mugimendu-galera bezala definitzen da, transmisio-elementuen tolerantzia mekanikoek eragindakoa; honek engranaje-kaxetan, uhaletan, kateetan eta akoplamenduetan gertatzen den edozein mugimendu-galera barne hartzen du. Makina bat hasieran pizten denean, karga tolerantzia mekanikoen erdian flotatzen egongo da (1A irudia).
Motorrak karga bera mugitu aurretik, motorrak biratu egin behar du transmisio-elementuetan dagoen lasaitasun guztia hartzeko (1B irudia). Motorra mugimendu baten amaieran moteltzen hasten denean, kargaren posizioak motorraren posizioa har dezake, momentuak karga motorraren posiziotik harago eramaten baitu.
Motorrak berriro ere kontrako noranzkoan lasaitasuna hartu behar du kargari momentua aplikatu aurretik, hura dezeleratzeko (1C irudia). Mugimendu-galera horri atzerakada deritzo, eta normalean arku-minututan neurtzen da, hau da, gradu baten 1/60ren berdina. Aplikazio industrialetan servoekin erabiltzeko diseinatutako engranaje-kaxek 3 eta 9 arku-minutu arteko atzerakada-zehaztapenak izaten dituzte.
Torsio-zurruntasuna motorraren ardatzak, transmisio-elementuak eta kargak momentuaren aplikazioaren erantzunean duten bihurduraren aurkako erresistentzia da. Sistema infinituki zurrun batek momentua kargari transmitituko lioke biraketa-ardatzaren inguruko deformazio angeluarrik gabe; hala ere, altzairuzko ardatz solido batek ere apur bat bihurrituko da karga handiaren pean. Deformazioaren magnitudea aldatu egiten da aplikatutako momentuaren, transmisio-elementuen materialaren eta haien formaren arabera; intuitiboki, pieza luze eta meheak labur eta lodiek baino gehiago bihurrituko dira. Biraketa-erresistentzia horrek eragiten du malguki helicoidalak funtzionatzea, malgukia konprimitzeak hariaren bira bakoitza apur bat bihurritzen baitu; hari lodiagoak malguki zurrunagoa egiten du. Torsio-zurruntasun infinitua baino txikiagoa den edozerk sistema malguki gisa jokatzea eragiten du, hau da, energia potentziala sisteman gordeko da kargak biraketari eusten dion heinean.
Elkarrekin konbinatuta, zurruntasun tortsional finituak eta atzerakada batek servo sistema baten errendimendua nabarmen hondatu dezakete. Atzerakadak ziurgabetasuna sor dezake, motorraren kodetzaileak motorraren ardatzaren posizioa adierazten baitu, ez atzerakadak karga non finkatzen utzi duen. Atzerakadak doikuntza arazoak ere sortzen ditu, karga motorretik laburki akoplatzen eta desakoplatzen baita kargak eta motorrak norabide erlatiboa alderantzikatzen dutenean. Atzerakadaz gain, zurruntasun tortsional finituak energia gordetzen du motorraren eta kargaren energia zinetiko zati bat energia potentzial bihurtuz, geroago askatuz. Energia askapen atzeratu honek karga oszilazioa eragiten du, erresonantzia eragiten du, doikuntza irabazi erabilgarri maximoak murrizten ditu eta servo sistemaren erantzun-gaitasunean eta finkatze-denboran eragin negatiboa du. Kasu guztietan, atzerakada murrizteak eta sistema baten zurruntasuna handitzeak servoaren errendimendua handituko du eta doikuntza erraztuko du.
Errotazio-ardatz servomotor konfigurazioak
Ardatz birakarien konfigurazio ohikoena servomotor birakari bat da, posizioaren feedbacka lortzeko kodetzaile integratua duena eta motorraren momentua eta abiadura eskuragarriak kargaren momentu eta abiadura behar direnetara egokitzeko engranaje-kutxa bat duena. Engranaje-kutxa potentzia konstanteko gailu bat da, karga egokitzeko transformadore baten analogo mekanikoa dena.
Hardware konfigurazio hobetu batek zuzeneko biraketa-zerbomotor bat erabiltzen du, eta horrek transmisio-elementuak ezabatzen ditu karga motorrera zuzenean akoplatuz. Engranaje-motorraren konfigurazioak diametro txikiko ardatz batera akoplatzen duen bitartean, zuzeneko transmisio-sistemak karga zuzenean torlojutzen du errotore-brida handiago batera. Konfigurazio honek atzerakada ezabatzen du eta zurruntasun tortsioa asko handitzen du. Zuzeneko transmisio-motorrek duten polo-kopuru handiagoak eta momentu handiko harilkatzeak 10:1 edo handiagoa den erlazioa duen engranaje-motor baten momentu- eta abiadura-ezaugarriekin bat datoz.
Argitaratze data: 2021eko azaroaren 12a
