Postoje četiri glavne komponente industrijskih robota, a to su tijelo, servo, reduktor i upravljač. Među njima, opću strukturu električnog servo sustava industrijskih robota čine tri zatvorene-petlje upravljanja, tj. strujna petlja, brzinska petlja i petlja položaja. Općenito, za AC servo pogon, kontrola položaja, kontrola brzine, kontrola zakretnog momenta i druge funkcije mogu se realizirati ručnim postavljanjem internih parametara funkcije.
Servo sustav (servomehanizam), također poznat kao sljedeći sustav, sustav je upravljanja s povratnom spregom koji se koristi za točno praćenje ili reprodukciju procesa. Servo sustav čini da položaj objekta, orijentacija, stanje i druge izlazne kontrolirane veličine mogu pratiti ulazni cilj (ili zadanu vrijednost) bilo koje promjene u automatskom upravljačkom sustavu.
Servo sustav je proizvod razvijen na bazi tehnologije pretvorbe frekvencije, a to je sustav automatskog upravljanja s mehaničkim položajem ili kutom kao objektom upravljanja. Osim kontrole brzine i momenta, servo sustav također može vršiti preciznu, brzu i stabilnu kontrolu položaja.
Široki servo sustav je upravljački sustav koji točno prati ili reproducira dati proces, a može se nazvati i pratećim sustavom.
Uski servo sustav, također poznat kao sustav za praćenje položaja, kontrolirana veličina (izlazna količina) je linijski pomak ili kutni pomak prostornog položaja opterećenog stroja, kada je položaj zadane količine (ulazna količina) za bilo koju promjenu, glavni zadatak sustava je da izlazna količina brzo i točno reproducira zadanu količinu promjene.
Mehatronički servo upravljački sustav ima široku paletu struktura i tipova, ali sa stajališta teorije automatskog upravljanja za analizu, servo upravljački sustav općenito uključuje upravljač, kontrolirani objekt, izvršnu vezu, vezu detekcije, vezu za usporedbu i ostalih pet dijelova.
1. Veza za usporedbu
Veza za usporedbu je usporedba ulaznog naredbenog signala i povratnog signala sustava, kako bi se dobila veza izlaznog i ulaznog signala odstupanja, obično posebnim sklopom ili računalom za realizaciju.
2. Kontrolor
Regulator je obično računalo ili PID (proporcionalni, integralni i diferencijalni) upravljački krug, čija je glavna zadaća transformirati izlazni signal odstupanja iz elementa za usporedbu, kako bi se upravljalo izvršnim elementom prema zahtijevanoj akciji.
3. Veza za izvršenje
Uloga izvršne veze je prema zahtjevima upravljačkog signala, unos različitih oblika energije u mehaničku energiju, pogon kontroliranog rada objekta. Mehatronički sustav u izvedbi elemenata općenito se odnosi na različite motore ili hidrauličke, pneumatske servo mehanizme.
4. Kontrolirani objekt
Kontrolirani objekt odnosi se na objekt kojim se upravlja, kao što je mehanička ruka ili mehanička radna platforma.
5. Otkrivanje
Veza detekcije odnosi se na izlaz koji se može izmjeriti i pretvoriti u usporednu vezu potrebnu za obris uređaja, općenito uključujući senzore i krugove pretvorbe.
Značajke i funkcije servo sustava
Servo sustav i opći sustav napajanja alatnog stroja bitno su različiti, mogu se temeljiti na naredbenom signalu za točnu kontrolu brzine i položaja kretanja izvršnog dijela. Servo sustav je poveznica između CNC uređaja i alatnog stroja, te je važna komponenta CNC sustava sa sljedećim karakteristikama:
Mora imati visoko{0}}precizne senzore koji mogu točno dati električne signale za izlaznu količinu.
Pojačalo snage kao i upravljački sustav moraju biti reverzibilni.
Dovoljno velik raspon brzine i dovoljno snažna niska{0}}brzina s performansama opterećenja.
Sposobnost brzog odgovora i jaka sposobnost protiv-ometanja.
Vrste servo sustava prema principu upravljanja: otvorena-petlja, zatvorena-petlja i polu-zatvorena-petlja u tri oblika
Prema prirodi količine koju treba kontrolirati: pomak, brzina, sila i moment i drugi oblici servo sustava
Prema načinu pogona: postoji električni, hidraulički i pneumatski oblik servo pogona
Prema izvršnom elementu: postoji servo koračni motor, servo DC motor i servo motor AC
Aktuatori servo sustava
1, vrste aktuatora i njihove karakteristike
(1) Električni pokretači
Električni aktuatori uključuju servo motore istosmjerne struje (DC), servo motore izmjenične struje (AC), koračne motore i solenoide, koji su najčešće korišteni aktuatori. Servo motori su najčešće korišteni aktuatori. Osim zahtjeva za glatkim radom, općenito se zahtijevaju dobre dinamičke performanse, prikladni za čestu upotrebu i lako održavanje.
(2) Hidraulički pokretači
Hidraulički aktuatori uglavnom uključuju klipne cilindre, rotacijske cilindre, hidraulične motore itd., od kojih su cilindri najčešći. U slučaju iste izlazne snage, hidrauličke komponente imaju malu težinu, dobru brzinu i tako dalje.
(3) Pneumatski pokretači
Pneumatski aktuatori osim komprimiranog zraka kao radnog medija ne razlikuju se ni od hidrauličkih aktuatora. Pneumatski pogon može dobiti veću pogonsku silu, hod i brzinu, ali zbog slabe viskoznosti zraka, kompresibilnosti, ne može se koristiti u zahtjevima točnosti pozicioniranja u visokim prilikama.
Razlike između tri vrste
| tip | specifičnostima | prednost | nedostaci |
| Elektropneumatski | Dostupno komercijalno napajanje; signali se prenose u istom smjeru kao i snaga; postoji razlika između AC i DC; obratite pozornost na korišteni napon i snagu. | Jednostavan za rukovanje; jednostavan za programiranje; može ostvariti servo kontrolu pozicioniranja; brz odziv, jednostavno povezivanje s računalom (CPU); mala veličina, velika snaga, bez zagađenja. | Visoka trenutna izlazna snaga; loše preopterećenje; kada se jednom zaglavi, uzrokovat će nesreće s gorenjem; pod utjecajem vanjske buke. |
| Pneumatski | Tlak izvora tlaka plina 5~7×Mpa; potrebni su kvalificirani operateri. | Prikladan izvor plina, niska cijena; nema curenja koje zagađuje okoliš; brz i jednostavan za rukovanje. | Mala snaga, velika veličina, teško minijaturizirati; neglatko kretanje, teško prenosivo na velike udaljenosti; visoka buka; težak za servo. |
| Hidraulički | Tlak izvora tlaka tekućine 20~80×Mpa; zahtijeva vješte operatere. | Visoka izlazna snaga, velika brzina, glatko kretanje, može ostvariti servo kontrolu pozicioniranja; jednostavno povezivanje s računalom (CPU). | Opremu je teško minijaturizirati; zahtjevi za hidraulički izvor i hidraulično ulje su strogi; lako proizvesti curenje i zagaditi okoliš. |
2. Često korišteni upravljački motori
Upravljački motor je energetska komponenta električnog servo upravljačkog sustava. To je uređaj za pretvorbu energije koji pretvara električnu energiju u mehaničku. Upravljački motori koji se obično koriste u mehatroničkim proizvodima su servo motori koji mogu osigurati ispravno kretanje ili složenije djelovanje.
Postoje rotacijski i linearni pogonski motori za upravljanje, kojima se upravlja naponom, strujom i frekvencijom (uključujući naredbeni impuls) kako bi se ostvario pogon s fiksnom-brzinom, promjenjivom-brzinom ili inkrementalni pogon s ponovljenim pokretanjem i zaustavljanjem, kao i složeni pogon, a preciznost pogona ovisi o objektu pogona.
(1) Servo pogonski motor općenito se odnosi na: koračni motor (koračni motor), servo motor istosmjerne struje (DC servo motor), AC servo motor (AC servo motor)
(2) metode upravljanja motorom servo upravljanja su: kontrola otvorene-petlje, polu-kontrola-petlje, kontrola zatvorene-petlje tri.
Pogonski-sustav zatvorene petlje s povratnom vezom položaja (ili brzine); otvoreni-sustav nema povratnu vezu za položaj i brzinu.
a, CNC sustav s otvorenom{0}}petljom nema uređaj za mjerenje položaja, protok signala je jednosmjeran (CNC uređaj → sustav napajanja), tako da je stabilnost sustava dobra.
Bez povratne informacije o položaju, točnost nije visoka u usporedbi sa sustavom zatvorene -petlje, a njegova točnost uglavnom ovisi o performansama i točnosti sustava servo pogona i mehanizma mehaničkog prijenosa. Općenito uzmite koračni motor kao servo pogonski element.
Ova vrsta sustava ima prednosti jednostavne strukture, stabilnog rada, lakog otklanjanja pogrešaka, jednostavnog održavanja, niske cijene itd., zahtjevi za preciznošću i brzinom nisu visoki, pogonski moment nije veliki, prilike se široko koriste. Općenito se koristi za ekonomične CNC alatne strojeve.
b, polu{0}}zatvorena-petlja CNC sustava polu-zatvorena-petlja CNC sustava točka uzorkovanja položaja kao što je prikazano na slici, od pogona (obično korišten servo motor) ili vijčanog voda, detekcija kuta rotacije uzorkovanja, ne otkriva izravno stvarni položaj pokretnih dijelova.
Polu-zatvorena petlja ne uključuje ili uključuje samo mali broj mehaničkih prijenosnih veza, tako da možete dobiti stabilnu izvedbu upravljanja, stabilnost sustava nije tako dobra kao sustav otvorene petlje, ali je bolja od zatvorene petlje. Zbog pogreške nagiba vijka i pogrešku gibanja uzrokovanu razmakom zupčanika teško je eliminirati. Stoga je njegova točnost lošija od zatvorene petlje i bolja od otvorene petlje. Međutim, takve se pogreške mogu kompenzirati i tako se ipak može postići zadovoljavajuća točnost.
Struktura CNC sustava polu{0}}zatvorene-petlje jednostavna je, lako se uklanjaju pogreške i visoka je preciznost, pa se stoga široko koristi u modernim CNC alatnim strojevima.
c, potpuno zatvoren-sustav numeričkog upravljanja petljom Puno zatvoren-sustav numeričkog upravljanja petljom položaj točke uzorkovanja kao što je prikazano na slici isprekidanom linijom, izravno na stvarnom položaju otkrivanja pokretnih dijelova.
Teoretski, može eliminirati pogrešku, zazor i gubitak gibanja cijele pogonske i prijenosne veze. Ima visoku točnost kontrole položaja. Budući da su karakteristike trenja, krutost i zazor mnogih mehaničkih prijenosnih veza unutar petlje položaja nelinearne, lako je uzrokovati nestabilnost sustava, čineći projektiranje, instalaciju i puštanje u rad sustava zatvorene-petlje prilično teškim.
Sustav se uglavnom koristi za strojeve za bušenje i glodanje, ultra-precizne tokarilice, ultra-precizne brusilice i veće CNC alatne strojeve s visokim zahtjevima za preciznošću.
Servo sustavi za robote
Obično, pod robotskim servo sustavom, mislimo na precizni servo sustav koji se koristi za-kontrolu kretanja po više osi. Sustav kontrole gibanja s više-osi sastoji se od kontrolera gibanja visoke{3}}razine i servo pogona-nižeg reda, kontroler gibanja odgovoran je za dekodiranje naredbi upravljanja kretanjem, relativno kretanje različitih osi upravljanja položajem, kontrolu konture ubrzanja i usporavanja itd., a njegova je glavna uloga smanjiti ukupnu pogrešku putanje upravljanja kretanjem sustava; servo pogon je odgovoran za kontrolu položaja servo motora, a njegova glavna uloga je smanjiti grešku praćenja servo osi. Servo pogon je odgovoran za kontrolu položaja servo motora, a njegova glavna uloga je smanjiti pogrešku praćenja servo osi.
Robotski servo sustav sastoji se od servo motora, servo pogona, komandnog mehanizma od tri glavne komponente, servo motori su aktuatori, osloniti se na njega za realizaciju pokreta, servo pogon je napajanje servo motora, komandni mehanizam je poslati impuls ili dati brzinu koja se koristi za suradnju sa servo pogonom kako bi ispravno radio.
Robot na servo motoru zahtjevi od druga dva dijela su visoki. Prije svega, servo motor mora imati brz odziv. Motor iz naredbenog signala za dovršetak instrukcija koje zahtijeva radno stanje vremena treba biti kratko. Odziv na naredbeni signal što je vrijeme kraće, to je veća osjetljivost električnog servo sustava, to je bolja izvedba brzog odziva, općenito na elektromehaničku vremensku konstantu servo motora veličine servo motora za ilustraciju performansi brzog odgovora. Drugo, omjer inercije početnog momenta servo motora trebao bi biti velik. U slučaju pogonskih opterećenja, servomotor robota mora imati veliki startni moment i mali moment inercije. Konačno, servo motor treba imati kontinuitet i linearnost upravljačkih karakteristika, s promjenom upravljačkog signala, brzina motora se može kontinuirano mijenjati, a ponekad se također zahtijeva da brzina bude proporcionalna ili približno proporcionalna upravljačkom signalu.
Naravno, da bi odgovarao obliku tijela robota, servo motor mora biti malih dimenzija, male mase i kratkih aksijalnih dimenzija. Također može izdržati teške radne uvjete, može vrlo često raditi naprijed i natrag i ubrzavati i usporavati te može izdržati nekoliko puta veće preopterećenje u kratkom vremenskom razdoblju.
Servo pogon je servo motor koji se može koristiti za generiranje okretnog momenta i sile, izravno ili neizravno pogon tijela robota kako bi se dobio različiti pokretač pokreta robota, s visokim omjerom momenta inercije okretnog momenta, bez četkica i komutacijskih iskri i drugih prednosti, u robotu se više koristi.