Che effetto ha il guadagno sulle prestazioni?
Maggiore è il guadagno, minore è l'errore (E) necessario per rompere l'attrito o mantenere la velocità. L'errore necessario per
rompere l'attrito influenzerà la precisione della posizione alla fine di una corsa, il che lo rende un fattore importante per
ottenere la ripetibilità. L'errore per rompere l'attrito statico può essere misurato con l'anello chiuso cambiando lentamente
il comando (C) con il suo incremento minimo mentre si osserva l'accumulo dell'errore (E). Come notato
in precedenza, un anello di velocità avrà un impatto importante sull'errore necessario per rompere l'attrito. Questo test dovrebbe essere
eseguito in diversi punti lungo il percorso poiché le variazioni meccaniche causeranno la variazione dell'attrito di distacco.
Un altro problema comune è la caccia nulla, un fenomeno in cui un asse si muove avanti e indietro con un
onda quadra a bassa frequenza. Questo è solitamente causato dall'attrito di distacco o statico che è
significativamente superiore all'attrito di funzionamento. Essenzialmente, l'errore si accumula per rompere l'attrito, ma una volta
che il movimento inizia, l'errore è più di quanto necessario per mantenere la velocità desiderata, quindi supera la posizione desiderata
posizione. Questo continua a ripetersi in entrambe le direzioni. Può essere prevenuto abbassando il guadagno, tuttavia
abbassare il guadagno influenzerà anche la precisione. Abbassare il rapporto tra attrito statico e di funzionamento può essere
ottenuto con cuscinetti a rulli o, come è più comune ora, attraverso l'uso di uno speciale materiale di rivestimento come
una delle superfici dei cuscinetti. Un rapporto statico/funzionamento di 1,01 o inferiore è ottenibile in questo modo.
La precisione durante il movimento è una preoccupazione in molte applicazioni. Tagliare il metallo, fresare il legno, incidere il vetro,
e la rettifica dei bordi delle fette di silicio sono esempi in cui è richiesta un'estrema precisione durante il movimento. Un
servocomando con un guadagno di 1 IPM/MIL avrà 0,001" di errore quando si viaggia a 1 IPM, 0,01" a 10 IPM e
0,1" a 100 IPM. Ne consegue che la migliore precisione può essere ottenuta mantenendo basse le velocità e il guadagno
alto. Questa è una buona generalità, ma non sempre così semplice da ottenere.
Configurazione del sistema servo
Il diagramma seguente illustra in dettaglio un sistema servo:
(1) Sistema controllato: sistema meccanico per il quale si deve controllare la posizione o la velocità. Ciò include un sistema di azionamento che trasmette la coppia da un servomotore.
(2) Servomotore: un attuatore principale che muove un sistema controllato. Sono disponibili due tipi: servomotore CA e servomotore CC.
(3) Rilevatore: un rilevatore di posizione o velocità. Normalmente, un encoder montato su un motore viene utilizzato come rilevatore di posizione.
(4) Amplificatore servo: un amplificatore che elabora un segnale di errore per correggere la differenza tra un riferimento e i dati di feedback e aziona di conseguenza il servomotore. Un amplificatore servo è costituito da un
comparatore, che elabora i segnali di errore, e un amplificatore di potenza, che aziona il servomotore.
(5) Controller host: un dispositivo che controlla un amplificatore servo specificando una posizione o velocità come punto di riferimento.
I componenti servo (1) a (5) sono descritti di seguito:
(1) Sistema controllato
Nella figura precedente, il sistema controllato è un tavolo mobile per il quale si controlla la posizione o la velocità. Il tavolo mobile è azionato da una vite a sfera ed è collegato al servomotore tramite ingranaggi.
Quindi, il sistema di azionamento è costituito da:
Ingranaggi + Vite a sfera
Questo sistema di azionamento è più comunemente utilizzato perché il rapporto di trasmissione (rapporto di trasmissione) può essere impostato liberamente per garantire un'elevata precisione di posizionamento. Tuttavia, il gioco negli ingranaggi deve essere ridotto al minimo.
Il seguente sistema di azionamento è possibile anche quando il sistema controllato è un mobile
tavolo:
Accoppiamento + Vite a sfera
Quando il rapporto di trasmissione è 1:1, un accoppiamento è utile perché non ha gioco.
Questo sistema di azionamento è ampiamente utilizzato per le macchine utensili.
Per sviluppare un eccellente sistema servo, è importante selezionare un sistema di azionamento rigido che non abbia gioco. Configurare il sistema controllato utilizzando un sistema di azionamento appropriato per lo scopo di controllo.
Cinghia dentata + Filettatura a vite trapezoidale
Una cinghia dentata è un dispositivo di accoppiamento che consente di impostare liberamente il rapporto di trasmissione e che non ha gioco.
Una filettatura a vite trapezoidale non fornisce un'eccellente precisione di posizionamento, quindi può essere trattata come un dispositivo di accoppiamento minore.
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