Welchen Effekt hat die Verstärkung auf die Leistung?
Je höher die Verstärkung, desto geringer ist der Fehler (E), der erforderlich ist, um die Reibung zu überwinden oder die Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Der Fehler, der erforderlich ist, um
die Reibung zu überwinden, wirkt sich auf die Positionsgenauigkeit am Ende einer Bewegung aus, was sie zu einem Hauptfaktor bei der
Erreichung der Wiederholbarkeit macht. Der Fehler, um die statische Reibung zu überwinden, kann bei geschlossenem Regelkreis gemessen werden, indem man die Vorgabe (C) langsam
in ihren kleinsten Schritten ändert und gleichzeitig den Aufbau des Fehlers (E) beobachtet. Wie bereits erwähnt, hat ein Geschwindigkeitsregelkreis einen großen Einfluss auf den Fehler, der erforderlich ist, um die Reibung zu überwinden. Dieser Test sollte an mehreren Punkten entlang des Weges durchgeführt werden, da mechanische Variationen dazu führen, dass sich die Losbrechreibung
ändert.
Ein weiteres häufiges Problem ist das Nullstellen, ein Phänomen, bei dem sich eine Achse mit einer
Rechteckwellenform bei niedriger Frequenz hin und her bewegt. Dies wird normalerweise dadurch verursacht, dass die Losbrech- oder Haftreibung
deutlich höher ist als die Gleitreibung. Im Wesentlichen baut sich der Fehler auf, um die Reibung zu überwinden, aber sobald
die Bewegung beginnt, ist der Fehler größer als nötig, um die gewünschte Geschwindigkeit beizubehalten, so dass die gewünschte
Position überschritten wird. Dies wiederholt sich in beide Richtungen. Es kann durch Verringern der Verstärkung verhindert werden, jedoch
wirkt sich die Verringerung der Verstärkung auch auf die Genauigkeit aus. Die Verringerung des Verhältnisses von statischer zu Gleitreibung kann
mit Rollenlagern oder, wie heute üblicher, durch die Verwendung eines speziellen Beschichtungsmaterials als
eine der Lageroberflächen erreicht werden. Ein statisches zu Gleitreibungsverhältnis von 1,01 oder weniger ist auf diese Weise erreichbar.
Die Genauigkeit während der Bewegung ist in vielen Anwendungen ein Problem. Das Schneiden von Metall, das Fräsen von Holz, das Ätzen von Glas,
und das Schleifen von Siliziumwaferkanten sind Beispiele, bei denen extreme Genauigkeit während der Bewegung erforderlich ist. Ein
Servo mit einer Verstärkung von 1 IPM/MIL hat einen Fehler von 0,001", wenn er sich mit 1 IPM bewegt, 0,01" bei 10 IPM und
0,1" bei 100 IPM. Daraus folgt, dass die beste Genauigkeit durch niedriges Halten der Geschwindigkeiten und hohe Verstärkung erreicht werden kann.
Dies ist eine gute Allgemeinheit, aber nicht immer so einfach zu erreichen.
Konfiguration des Servosystems
Das folgende Diagramm veranschaulicht ein Servosystem im Detail:
(1) Gesteuertes System: Mechanisches System, für das die Position oder Geschwindigkeit gesteuert werden soll. Dies beinhaltet ein Antriebssystem, das das Drehmoment von einem Servomotor überträgt.
(2) Servomotor: Ein Hauptaktor, der ein gesteuertes System bewegt. Zwei Typen sind verfügbar: AC-Servomotor und DC-Servomotor.
(3) Detektor: Ein Positions- oder Geschwindigkeitsdetektor. Normalerweise wird ein an einem Motor montierter Encoder als Positionsdetektor verwendet.
(4) Servoverstärker: Ein Verstärker, der ein Fehlersignal verarbeitet, um die Differenz zwischen einer Referenz und den Rückmeldedaten zu korrigieren und den Servomotor entsprechend zu betreiben. Ein Servoverstärker besteht aus einem
Komparator, der Fehlersignale verarbeitet, und einem Leistungsverstärker, der den Servomotor betreibt.
(5) Host-Controller: Ein Gerät, das einen Servoverstärker steuert, indem es eine Position oder Geschwindigkeit als Sollwert vorgibt.
Servokomponenten (1) bis (5) werden im Folgenden umrissen:
(1) Gesteuertes System
In der vorherigen Abbildung ist das gesteuerte System ein beweglicher Tisch, für den die Position oder Geschwindigkeit gesteuert wird. Der bewegliche Tisch wird von einer Kugelumlaufspindel angetrieben und ist über Zahnräder mit dem Servomotor verbunden.
Das Antriebssystem besteht also aus:
Zahnräder + Kugelumlaufspindel
Dieses Antriebssystem wird am häufigsten verwendet, da das Leistungsübertragungsverhältnis (Getriebeübersetzung) frei eingestellt werden kann, um eine hohe Positioniergenauigkeit zu gewährleisten. Das Spiel in den Zahnrädern muss jedoch minimiert werden.
Das folgende Antriebssystem ist auch möglich, wenn das gesteuerte System ein beweglicher
Tisch ist:
Kupplung + Kugelumlaufspindel
Wenn das Leistungsübertragungsverhältnis 1:1 beträgt, ist eine Kupplung nützlich, da sie kein Spiel hat.
Dieses Antriebssystem wird häufig für Werkzeugmaschinen verwendet.
Um ein ausgezeichnetes Servosystem zu entwickeln, ist es wichtig, ein starres Antriebssystem ohne Spiel auszuwählen. Konfigurieren Sie das gesteuerte System, indem Sie ein geeignetes Antriebssystem für den Steuerungszweck verwenden.
Zahnriemen + Trapezgewindespindel
Ein Zahnriemen ist eine Kupplungsvorrichtung, die es ermöglicht, das Leistungsübertragungsverhältnis frei einzustellen und kein Spiel aufweist.
Eine Trapezgewindespindel bietet keine ausgezeichnete Positioniergenauigkeit und kann daher als untergeordnete Kupplungsvorrichtung behandelt werden.
Ihre Nachricht muss zwischen 20 und 3.000 Zeichen enthalten!
