Има четири основни компонента на индустриалните роботи, които са корпус, серво, редуктор и контролер. Сред тях общата структура на електрическата серво система на промишлени роботи е три затворени-контури за управление, т.е. токов контур, скоростен контур и позиционен контур. Като цяло, за AC серво задвижването контролът на позицията, контролът на скоростта, контролът на въртящия момент и други функции могат да бъдат реализирани чрез ръчна настройка на неговите вътрешни функционални параметри.
Сервосистемата (сервомеханизъм), известна също като следната система, е система за управление с обратна връзка, използвана за точно следване или възпроизвеждане на процес. Сервосистемата кара позицията, ориентацията, състоянието и други изходни контролирани величини да следват входната цел (или дадена стойност) на всяка промяна в системата за автоматично управление.
Серво системата е продукт, разработен на базата на технология за преобразуване на честота, и е автоматична система за управление с механична позиция или ъгъл като обект на управление. В допълнение към контрола на скоростта и въртящия момент, серво системата може също така да извършва прецизен, бърз и стабилен контрол на позицията.
Широката серво система е система за управление, която точно проследява или възпроизвежда даден процес и може да се нарече система за последователност.
Тясна сервосистема, известна още като система за проследяване на позицията, контролираното количество (изходно количество) е линейното изместване или ъгловото изместване на пространствената позиция на натоварената машина, когато позицията на даденото количество (входно количество) за всяка промяна, основната задача на системата е да направи изходното количество бързо и точно да възпроизведе даденото количество на промяната.
Системата за серво управление на мехатрониката има голямо разнообразие от структури и типове, но от гледна точка на теорията за автоматично управление за анализ, системата за серво управление обикновено включва контролера, контролирания обект, връзката за изпълнение, връзката за откриване, връзката за сравнение и други пет части.
1. Връзка за сравнение
Връзката за сравнение е входният команден сигнал и сравнението на сигнала за обратна връзка на системата, за да се получи връзката на изходния и входния сигнал за отклонение, обикновено от специална верига или компютър за реализиране.
2. Контролер
Контролерът обикновено е компютър или PID (пропорционална, интегрална и диференциална) управляваща верига, чиято основна задача е да трансформира изходния сигнал за отклонение от елемента за сравнение, за да управлява изпълнителния елемент според изискваното действие.
3. Връзка за изпълнение
Ролята на изпълнителната връзка е според изискванията на управляващия сигнал, въвеждането на различни форми на енергия в механична енергия, задвижване на работата на контролирания обект. Мехатронната система при изпълнението на елементите обикновено се отнася до различни двигатели или хидравличен, пневматичен серво механизъм.
4. Контролиран обект
Контролиран обект се отнася до обекта, който трябва да се контролира, като например механична ръка или механична работна платформа.
5. Откриване
Връзката за откриване се отнася до изхода, който може да бъде измерен и преобразуван в сравнителна връзка, необходима за контура на устройството, като цяло включва сензори и вериги за преобразуване.
Характеристики и функции на сервосистемата
Серво системата и общата система за подаване на машинни инструменти са фундаментално различни, могат да се основават на командния сигнал за точно управление на скоростта и позицията на движение на изпълнителната част. Серво системата е връзката между CNC устройството и машинния инструмент и е важен компонент на CNC системата със следните характеристики:
Трябва да има високо{0}}прецизни сензори, които могат точно да подават електрически сигнали за изходното количество.
Усилвателят на мощността, както и системата за управление трябва да са обратими.
Достатъчно голям обхват на скоростта и достатъчно силна ниска-скорост с производителност при натоварване.
Възможност за бърза реакция и силна способност против{0}}намеса.
Видове серво системи според принципа на управление: отворен-контур, затворен-контур и полу-затворен-контур в три форми
Според естеството на количеството, което трябва да се контролира: работен обем, скорост, сила и въртящ момент и други форми на серво системи
Според режима на задвижване: има електрическа, хидравлична и пневматична форма на серво задвижване
Според изпълнителния елемент: има серво на стъпков двигател, серво на DC мотор и серво на AC мотор
Актуатори на сервосистеми
1, видовете изпълнителни механизми и техните характеристики
(1) Електрически задвижващи механизми
Електрическите задвижващи механизми включват серво мотори с постоянен ток (DC), серво мотори с променлив ток (AC), стъпкови двигатели и соленоиди, които са най-често използваните задвижващи механизми. Серво моторите са най-често използваните задвижващи механизми. В допълнение към изискването за безпроблемна работа, обикновено се изисква да имат добри динамични характеристики, подходящи за честа употреба и лесна поддръжка.
(2) Хидравлични изпълнителни механизми
Хидравличните задвижващи механизми включват главно бутални цилиндри, въртящи се цилиндри, хидравлични двигатели и т.н., от които най-често срещаните са цилиндрите. В случай на еднаква изходна мощност, хидравличните компоненти имат леко тегло, добра скорост и т.н.
(3) Пневматични изпълнителни механизми
Пневматичните задвижващи механизми в допълнение към сгъстения въздух като работна среда и хидравличните задвижващи механизми не се различават. Пневматичното задвижване може да получи по-голяма задвижваща сила, ход и скорост, но поради лошия вискозитет на въздуха, свиваемостта не може да се използва при изискванията за точност на позициониране на високи поводи.
Разлики между трите вида
| тип | специфики | предимство | недостатъци |
| Електропневматичен | Налично търговско захранване; сигналите се предават в същата посока като мощността; има разлика между AC и DC; обърнете внимание на използваното напрежение и мощност. | Лесен за работа; лесен за програмиране; може да реализира позициониращ серво контрол; бърза реакция, лесна връзка с компютър (CPU); малък размер, висока мощност, без замърсяване. | Висока моментна изходна мощност; лошо претоварване; веднъж заседнал, той ще причини инциденти с изгаряне; повлиян от външен шум. |
| Пневматичен | Налягане на източника на налягане на газ 5 ~ 7 × Mpa; изискват се квалифицирани оператори. | Удобен източник на газ, ниска цена; няма изтичане, което да замърсява околната среда; бърз и лесен за работа. | Малка мощност, голям размер, труден за миниатюризиране; неплавно движение, трудно за предаване на големи разстояния; висок шум; трудно за сервиране. |
| Хидравлични | Налягане на източника на налягане на течността 20 ~ 80 × Mpa; изисква квалифицирани оператори. | Висока изходна мощност, бърза скорост, плавно движение, може да реализира позициониращ серво контрол; лесен за свързване с компютър (CPU). | Оборудването е трудно за миниатюризиране; изискванията за хидравличен източник и хидравлично масло са строги; лесно предизвикват течове и замърсяват околната среда. |
2. Често използвани двигатели за управление
Управляващият двигател е силовият компонент на електрическата система за серво управление. Това е устройство за преобразуване на енергия, което преобразува електрическата енергия в механична. Управляващите двигатели, които обикновено се използват в мехатронните продукти, са серво мотори, които могат да осигурят правилно движение или по-сложно действие.
Има въртящи се и линейни задвижващи двигатели за управление, които се управляват от напрежение, ток и честота (включително команден импулс), за да се реализира задвижване с фиксирана-скорост, променлива-скорост или инкрементално задвижване с многократно стартиране и спиране, както и сложно задвижване, като точността на задвижването варира в зависимост от задвижващия обект.
(1) Серво задвижващ мотор обикновено се отнася до: стъпков двигател (стъпков двигател), серво мотор с постоянен ток (DC серво мотор), AC серво мотор (AC серво мотор)
(2) често използваните методи за управление на двигателя за серво управление са: управление с отворен-контур, полу-контрол с-контур, управление с-затворен контур три.
Задвижваща система със затворен-контур с връзка за обратна връзка за позиция (или скорост); отворената{1}}система няма връзка за обратна връзка за позиция и скорост.
a, CNC система с отворен -контур няма устройство за измерване на позицията, потокът на сигнала е еднопосочен (CNC устройство → захранваща система), така че стабилността на системата е добра.
Без обратна връзка за позицията, точността не е висока в сравнение със системата със затворен -контур и нейната точност зависи главно от производителността и точността на системата за серво задвижване и механичния трансмисионен механизъм. Обикновено вземете силовия стъпков двигател като серво задвижващ елемент.
Този вид система има предимствата на проста структура, стабилна работа, лесно отстраняване на грешки, проста поддръжка, ниска цена и т.н., изискванията за точност и скорост не са високи, въртящият момент не е голям, случаите се използват широко. Обикновено се използва за икономични CNC машини.
b, полу{0}}затворена-контурна CNC система полу-затворена-контурна CNC система точка за вземане на проби, както е показано на фигурата, от задвижването (често използван серво мотор) или винтов проводник, откриване на ъгъла на въртене на вземане на проби, не открива директно действителната позиция на движещите се части.
Полу-затвореният контур не включва или включва само малък брой механични предавателни връзки, така че можете да получите стабилно управление, стабилността на системата не е толкова добра, колкото системата с отворен контур, но е по-добра от затворения контур. Поради грешката на стъпката на винта и грешката при движение, причинена от междината на предавката, е трудно да се елиминира. Следователно неговата точност е по-лоша от затворената верига и по-добра от отворената верига. Такива грешки обаче могат да бъдат компенсирани и по този начин все пак може да се получи задоволителна точност.
Структурата на CNC системата с полу{0}}затворен-контур е проста, лесна за отстраняване на грешки и висока прецизност, поради което се използва широко в съвременните машинни инструменти с ЦПУ.
c, система за цифрово управление с пълен затворен-контур, точка за вземане на проби от системата за цифрово управление с пълен затворен-контур, както е показано на фигурата с пунктирана линия, директно върху действителната позиция на откриването на движещи се части.
Теоретично може да елиминира грешката, хлабината и загубата на движение на цялото задвижване и предавателна връзка. Има висока точност на контрол на позицията. Тъй като характеристиките на триене, твърдостта и хлабината на много механични предавателни връзки в контура за позициониране са нелинейни, лесно е да се причини нестабилност на системата, което прави проектирането, инсталирането и пускането в експлоатация на системата със затворен-контур доста трудни.
Системата се използва главно за пробивни и фрезови машини, свръх-прецизни стругове, ултра-прецизни шлифовъчни машини и по-големи CNC машини с високи изисквания за точност.
Серво системи за роботи
Обикновено под серво система на робот имаме предвид прецизна серво система, използвана за много{0}}контрол на движението по осите. Много{2}}системата за управление на движението се състои от високо{3}}контролер за движение и серво задвижване от нисък-порядък, контролерът за движение е отговорен за декодирането на командите за управление на движението, относителното движение на различните оси за управление на позицията, контрол на контура на ускорение и забавяне и т.н., и основната му роля е да намали общата грешка на пътя за управление на движението на системата; серво задвижването е отговорно за управлението на позицията на серво моторите и основната му роля е да намали грешката при проследяване на оста на серво. Серво задвижването е отговорно за управлението на позицията на серво мотора и основната му роля е да намали грешката след серво ос.
Серво системата на робота се състои от серво мотори, серво задвижвания, команден механизъм на трите основни компонента, серво моторите са задвижващи механизми, е да се разчита на него за реализиране на движението, серво задвижването е захранването на серво мотора, командният механизъм е да изпрати импулс или да даде скоростта, използвана за сътрудничество със серво задвижването, за да работи правилно.
Изискванията на робота към серво мотора в сравнение с другите две части са високи. На първо място, серво моторът трябва да има бърза реакция. Моторът от командния сигнал за завършване на инструкцията, изисквана от работното състояние на времето, трябва да бъде кратко. Отговор на командния сигнал, колкото по-кратко е времето, толкова по-висока е чувствителността на електрическата серво система, толкова по-добра е ефективността на бързата реакция, обикновено към електромеханичната времева константа на серво мотора на размера на серво мотора, за да илюстрира ефективността на бързата реакция. Второ, коефициентът на инерция на началния въртящ момент на серво мотора трябва да бъде голям. В случай на задвижващи товари, сервомоторът на робота трябва да има голям начален въртящ момент и малък инерционен момент. И накрая, серво моторът трябва да има непрекъснатост и линейност на управляващите характеристики, с промяната на управляващия сигнал, скоростта на двигателя може да се променя непрекъснато, а понякога също се изисква скоростта да бъде пропорционална или приблизително пропорционална на управляващия сигнал.
Разбира се, за да съответства на формата на тялото на робота, серво моторът трябва да бъде малък по размер, малка маса и къс аксиален размер. Също така издържат на тежки условия на работа, могат да бъдат много чести напред и назад и операция за ускоряване и забавяне и могат да издържат няколко пъти на претоварване за кратък период от време.
Серво задвижването е серво мотор, който може да се използва за генериране на въртящ момент и сила, директно или косвено задвижване на тялото на робота, за да се получи разнообразен задвижващ механизъм на робота, с висок въртящ момент на съотношение на инерция, без четка и комутационни искри и други предимства, в робота е по-широко използван.