วิธีเลือกเซอร์โวมอเตอร์: แรงบิด อัตราส่วนความเฉื่อย และขนาดเซอร์โวมอเตอร์แรงดันต่ำ

เมื่อเลือกเซอร์โวมอเตอร์ วิศวกรส่วนใหญ่จะเริ่มต้นด้วยการคำนวณแรงบิด

แรงบิดดูเพียงพอ ขนาดมอเตอร์ดูเหมือนเหมาะสม และทุกอย่างดูถูกต้องบนกระดาษ แต่เมื่อเครื่องจักรเริ่มทำงาน ปัญหาก็เริ่มปรากฏขึ้น: การสั่นสะเทือนระหว่างการทำงาน การตอบสนองช้า การกระแทกที่มากเกินไประหว่างการเร่งความเร็วและการชะลอตัว และความแม่นยำของตำแหน่งที่ไม่เสถียร พารามิเตอร์ของไดรฟ์ได้รับการปรับซ้ำๆ แต่ประสิทธิภาพยังคงไม่เป็นที่น่าพอใจ

หลังจากแก้ไขปัญหาเป็นเวลาหลายชั่วโมง-หรือหลายวัน- สาเหตุที่แท้จริงมักจะไม่ใช่ว่าแรงบิดไม่เพียงพอ แต่เป็นอัตราส่วนความเฉื่อยที่ไม่เหมาะสม

หากแรงบิดต่ำเกินไป มอเตอร์ก็ไม่สามารถขับเคลื่อนโหลดได้ หากอัตราส่วนความเฉื่อยไม่ถูกต้อง เครื่องจักรอาจไม่สามารถทำงานได้อย่างมั่นคงไม่ว่าจะปรับจูนมากน้อยเพียงใด

ปัญหาการทดสอบการใช้งานหลายอย่างที่กินเวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์สามารถย้อนกลับไปที่ปัจจัยที่ถูกมองข้ามนี้ได้

ในบทความนี้ เราจะข้ามสูตรที่ซับซ้อนและมุ่งเน้นไปที่หลักการเลือกเซอร์โวมอเตอร์ที่ใช้งานได้จริงซึ่งมีความสำคัญมากที่สุดในการใช้งานทางวิศวกรรม-ในโลกแห่งความเป็นจริง

แรงบิดมีความสำคัญ แต่ไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด

แรงบิดมักเป็นสิ่งแรกที่วิศวกรพารามิเตอร์ประเมินระหว่างการเลือกเซอร์โวมอเตอร์ และด้วยเหตุผลที่ดี แรงบิดเป็นตัวกำหนดว่ามอเตอร์สามารถเคลื่อนย้ายโหลดได้หรือไม่

ตัวอย่างเช่น แท่นยกจะต้องเอาชนะแรงโน้มถ่วงอย่างต่อเนื่อง การพิจารณาแรงบิดที่กำหนดจึงเป็นสิ่งสำคัญ ในทางตรงกันข้าม เครื่องจักร-เลือก-และวาง-ความเร็วสูง แขนหุ่นยนต์ และระบบถ่ายโอนจะทำรอบการเร่งความเร็วและลดความเร็วบ่อยครั้ง ซึ่งแรงบิดสูงสุดมีความสำคัญเท่าเทียมกัน

ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ วิศวกรมักจะสงวนค่าความปลอดภัยไว้ที่ประมาณ 1.5 เท่าของแรงบิดพิกัดที่คำนวณได้ สำหรับระบบไดนามิกสูงที่มีการสตาร์ท-การหยุดบ่อยครั้ง โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้ค่าแรงบิดสูงสุด 2 เท่าหรือมากกว่านั้น

การอ้างอิงแรงบิดทั่วไปตามการใช้งาน

อย่างไรก็ตาม วิศวกรหลายคนต้องเผชิญกับสถานการณ์ที่น่าหงุดหงิด:

การคำนวณแรงบิดถูกต้อง รวมถึงระยะขอบด้านความปลอดภัยที่เพียงพอ แต่เครื่องจักรยังคงสั่น เกินกำหนด หรือดิ้นรนเพื่อให้ได้ตำแหน่งที่มั่นคง

ในหลายกรณี คำตอบอยู่ที่อัตราส่วนความเฉื่อย

อัตราส่วนความเฉื่อย: กุญแจที่แท้จริงต่อประสิทธิภาพของระบบเซอร์โว

หากแรงบิดเป็นตัวกำหนดว่าเครื่องจักรสามารถเคลื่อนที่ได้หรือไม่ อัตราส่วนความเฉื่อยจะกำหนดว่าเครื่องจักรสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่นและแม่นยำหรือไม่

อัตราส่วนความเฉื่อยคำนวณได้ดังนี้:

อัตราส่วนความเฉื่อย=ความเฉื่อยของโหลด KW ความเฉื่อยของมอเตอร์โรเตอร์

เมื่อมองแวบแรก แนวคิดนี้อาจดูเป็นนามธรรม การเปรียบเทียบง่ายๆ ช่วยให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น

ลองนึกภาพการเข็นรถเข็นเปล่าๆ เทียบกับการเข็นรถเข็นที่เต็มไปด้วยสินค้าหนักๆ สามารถเคลื่อนย้ายทั้งสองคันได้ แต่รถเข็นที่บรรทุกสินค้าจะเร่งได้ยากกว่า หยุดยากกว่า และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงทิศทางได้น้อยลง

เซอร์โวมอเตอร์มีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกันมาก

เมื่ออัตราส่วนความเฉื่อยสูงเกินไป มอเตอร์จะต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อควบคุมโหลด ซึ่งมักจะนำไปสู่ปัญหาด้านประสิทธิภาพ เช่น:

การสั่นสะเทือนของมอเตอร์มากเกินไป

การแกว่งที่เหลือหลังจากหยุด

เพิ่มความยากลำบากในการได้รับเซอร์โว

ความแม่นยำของตำแหน่งไม่เสถียร

อุณหภูมิมอเตอร์สูงขึ้น

อาการเหล่านี้มักเข้าใจผิดว่าเป็นปัญหาในการปรับแต่งหรือกำลังมอเตอร์ไม่เพียงพอ เมื่อปัญหาที่แท้จริงมักเกิดจากความเฉื่อยไม่ดีพอ

อัตราส่วนความเฉื่อยที่แนะนำสำหรับกลไกขับเคลื่อนทั่วไป

สำหรับอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติส่วนใหญ่ การรักษาอัตราส่วนความเฉื่อยให้ต่ำกว่า 5 ช่วยลดความยุ่งยากในการทดสอบการใช้งานและปรับปรุงความเสถียรของระบบโดยรวม

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการลดเกียร์ กระปุกเกียร์ไม่เพียงแต่เพิ่มแรงบิดเอาท์พุตเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความเฉื่อยของโหลดที่สะท้อนที่มอเตอร์เห็นอีกด้วย ตัวอย่างเช่น กระปุกเกียร์ 10:1 ในทางทฤษฎีสามารถลดแรงเฉื่อยที่สะท้อนกลับเหลือประมาณ 1/100 ของค่าเดิม ทำให้ระบบเซอร์โวบรรลุการควบคุมที่เสถียรได้ง่ายขึ้นมาก

ปัจจัยสามประการที่มักถูกมองข้ามซึ่งส่งผลต่อ-ความน่าเชื่อถือในระยะยาว

เครื่องจักรจำนวนมากทำงานได้ดีในระหว่างการทดสอบครั้งแรก แต่เริ่มประสบปัญหาด้านประสิทธิภาพในอีกหลายเดือนต่อมา ในหลายกรณี สาเหตุที่แท้จริงไม่ใช่แรงบิดหรือความเฉื่อย แต่เป็นรายละเอียดที่ถูกมองข้ามในระหว่างขั้นตอนการเลือก

อย่ามุ่งเน้นเฉพาะความเร็วที่กำหนดเท่านั้น

เซอร์โวมอเตอร์อุตสาหกรรมส่วนใหญ่มีจำหน่ายที่ความเร็วพิกัด 3000 รอบต่อนาทีหรือ 5,000 รอบต่อนาที

ข้อผิดพลาดทั่วไปคือการสมมติว่าอัตราความเร็วที่สูงกว่าโดยอัตโนมัติหมายถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

ในความเป็นจริง แรงบิดต่อเนื่องมักจะลดลงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น วิศวกรควรตรวจสอบกราฟความเร็วแรงบิดของมอเตอร์-เสมอ และตรวจสอบว่าแรงบิดเพียงพอยังคงมีอยู่ที่ความเร็วการทำงานที่ต้องการ

การเลือกตัวเข้ารหัสส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำ

สำหรับอุปกรณ์อัตโนมัติทั่วไป ตัวเข้ารหัส 17 บิตหรือ 20 บิตมักจะเพียงพอ

สำหรับหุ่นยนต์ ระบบกำหนดตำแหน่งที่แม่นยำ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ และแอปพลิเคชันระดับไฮเอนด์-อื่นๆ ตัวเข้ารหัส 23 บิตจะให้ความละเอียดป้อนกลับและความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่สูงขึ้นอย่างมาก

วิศวกรควรพิจารณาด้วยว่าเครื่องจักรต้องการ:

การรักษาตำแหน่งหลังจากการสูญเสียพลังงาน

การกู้คืนพิกัดอัตโนมัติหลังจากรีสตาร์ท

หากจำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันเหล่านี้ โดยทั่วไปแล้วตัวเข้ารหัสแบบสัมบูรณ์จะเป็นตัวเลือกที่ต้องการ

แกนแนวตั้งควรใช้เบรกเสมอ

นี่เป็นหนึ่งในข้อผิดพลาดที่ถูกมองข้ามบ่อยที่สุดและอาจมีราคาแพง

แกนใดๆ ที่ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงควรติดตั้งเบรกไว้

หากไม่มีเบรก ไฟฟ้าขัดข้องหรือการหยุดฉุกเฉินอาจทำให้โหลดตกลงมาได้อย่างอิสระ อาจทำให้อุปกรณ์ ชิ้นงานเสียหาย หรือสร้างความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของเบรกนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับต้นทุนของอุบัติเหตุที่ไม่คาดคิด

เหตุใด AGV และ AMR จำนวนมากจึงใช้ระบบเซอร์โวแรงดันต่ำ

เนื่องจาก AGV, AMR, รถยกอัตโนมัติ และหุ่นยนต์ในคลังสินค้าได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น ระบบเซอร์โว AC 220V แบบดั้งเดิมจึงค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยโซลูชันเซอร์โวแรงดันต่ำ

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบเซอร์โว AC ทั่วไป เซอร์โวมอเตอร์แรงดันต่ำมีข้อดีหลายประการ:

บูรณาการโดยตรงกับระบบแบตเตอรี่ลิเธียม

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น

สถาปัตยกรรมไฟฟ้าแบบง่าย

ปรับปรุงความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

ลดต้นทุนระบบโดยรวม

ประโยชน์เหล่านี้ทำให้เทคโนโลยีเซอร์โวแรงดันไฟฟ้าต่ำเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการใช้งานหุ่นยนต์เคลื่อนที่

เพื่อรองรับความต้องการโลจิสติกส์อัจฉริยะและหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติที่เพิ่มขึ้นพลูทูลส์ได้พัฒนาเซอร์โวมอเตอร์แรงดันต่ำและระบบขับเคลื่อนซีรีส์ PLT.

ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับยานยนต์อุตสาหกรรมและหุ่นยนต์เคลื่อนที่ที่ใช้แบตเตอรี่- ซีรีส์ PLT รองรับแรงดันไฟฟ้าขณะทำงาน 24V–72V และมอบประสิทธิภาพไดนามิกที่ยอดเยี่ยม การควบคุมความเร็วที่แม่นยำ และการทำงานที่เชื่อถือได้

การใช้งานทั่วไป ได้แก่:

ระบบขับเคลื่อน AGV

หุ่นยนต์เคลื่อนที่ AMR

รถยกอัตโนมัติ

อุปกรณ์อัตโนมัติของคลังสินค้า

ระบบโลจิสติกส์อัจฉริยะ

หุ่นยนต์บริการเคลื่อนที่

เมื่อรวมกับการสื่อสาร CANopen และการบูรณาการอย่างราบรื่นกับชุดล้อขับเคลื่อน AGV ระบบขับเคลื่อนแบบเฟืองท้าย และชุดขับเคลื่อนพวงมาลัย ซีรีส์ PLT ช่วยให้ผู้ผลิตสร้างระบบควบคุมการเคลื่อนไหวที่มีประสิทธิภาพและชาญฉลาดมากขึ้น

กฎการเลือกเซอร์โวมอเตอร์โดยสรุป

บทสรุป

วิศวกรหลายคนที่เข้าสู่การเลือกเซอร์โวมอเตอร์มุ่งเน้นไปที่แรงบิดเป็นหลัก

อย่างไรก็ตาม ประสบการณ์จริงของโครงการ-จะเผยให้เห็นความจริงที่สำคัญกว่าอย่างรวดเร็ว:

แรงบิดจะกำหนดว่าโหลดสามารถเคลื่อนที่ได้หรือไม่ ในขณะที่การจับคู่ความเฉื่อยจะกำหนดว่าระบบสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่นและเชื่อถือได้หรือไม่

ในขณะเดียวกัน ปัจจัยต่างๆ เช่น การเลือกตัวเข้ารหัส ระบบเบรก และระดับการปกป้องสิ่งแวดล้อม มีบทบาทสำคัญใน-ความน่าเชื่อถือในระยะยาว

การจัดการกับข้อควรพิจารณาเหล่านี้ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบมีประสิทธิผลมากกว่าการใช้เวลาหลายวันในการแก้ไขปัญหาประสิทธิภาพหลังการติดตั้ง

สำหรับอุปกรณ์อัตโนมัติ AGV AMR รถยกอัตโนมัติ และระบบลอจิสติกส์อัจฉริยะ การเลือกเซอร์โวมอเตอร์ที่เหมาะสมไม่ได้เป็นเพียงการเลือกพิกัดกำลัง-แต่ยังเกี่ยวกับการค้นหาสมดุลที่เหมาะสมระหว่างประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และต้นทุนอีกด้วย

กำลังมองหาผู้จำหน่ายเซอร์โวมอเตอร์แรงดันต่ำที่เชื่อถือได้อยู่ใช่ไหม?

Plutools เชี่ยวชาญด้านเซอร์โวมอเตอร์แรงดันต่ำ เซอร์โวไดรฟ์ ล้อขับเคลื่อน AGV ชุดขับเคลื่อนพวงมาลัย และโซลูชันการควบคุมการเคลื่อนไหวแบบรวมสำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและหุ่นยนต์เคลื่อนที่

ไม่ว่าคุณจะพัฒนา AGV, AMR, รถยกอัตโนมัติ หรือระบบขนถ่ายวัสดุอัตโนมัติ ทีมวิศวกรของเราสามารถช่วยคุณเลือกเซอร์โวมอเตอร์และโซลูชันการขับเคลื่อนที่เหมาะกับการใช้งานของคุณได้