Menyandikan Gearhead dengan Motor Servo

Memasangkan Gearhead dengan Motor Servo

Perancang mesin semakin beralih ke gearhead untuk memanfaatkan kemajuan terbaru dalam teknologi motor servo. Pada dasarnya, sebuah gearhead mengubah energi berkecepatan tinggi dan torsi rendah menjadi output berkecepatan rendah dan bertorsi tinggi. Motor servo menyediakan pemosisian yang sangat akurat dari poros keluarannya. Saat memasangkan kepala roda gigi dengan motor servo, mereka meningkatkan kekuatan satu sama lain, memberikan gerakan terkontrol yang presisi, kuat, dan andal.
Seiring dengan perkembangan teknologi servo, dengan produsen memproduksi motor yang lebih kecil namun lebih bertenaga, kepala roda gigi menjadi semakin penting mitra dalam kontrol gerak. Menemukan pasangan yang optimal harus mempertimbangkan banyak pertimbangan teknis. Sebelum membahasnya, berikut ulasan singkat tentang dasar-dasar gearhead.

Dasar-Dasar Gearhead

Jadi, bagaimana cara gearhead menyediakan daya yang dibutuhkan oleh aplikasi yang lebih menuntut saat ini? Nah, itu semua kembali ke dasar roda gigi dan kemampuannya untuk mengubah besaran atau arah gaya yang diterapkan.

Gearhead dapat melakukannya dengan beberapa cara berbeda:

perkalian torsi. Roda gigi dan jumlah gigi pada setiap roda gigi membuat rasio. Jika sebuah motor dapat menghasilkan 20 in-lbs. torsi, dan gearhead rasio 10:1 terpasang ke outputnya, torsi yang dihasilkan akan mendekati 200 in-lbs. Dengan penekanan berkelanjutan pada pengembangan footprint yang lebih kecil untuk motor dan peralatan yang dikendarainya, kemampuan untuk memasangkan motor yang lebih kecil dengan kepala roda gigi untuk mencapai keluaran torsi yang diinginkan sangatlah berharga.

Motor dapat diberi nilai 2.000 rpm, tetapi aplikasi Anda mungkin tidak memerlukannya. Mencoba menjalankan motor pada 50 rpm mungkin tidak optimal berdasarkan hal berikut;

Jika Anda bekerja pada kecepatan yang sangat rendah, seperti 50 rpm, dan resolusi umpan balik motor Anda tidak cukup tinggi, laju pembaruan penggerak elektronik dapat menyebabkan riak kecepatan memiliki hitungan terukur pada setiap 0,357 derajat putaran poros . Jika penggerak elektronik yang Anda gunakan untuk mengontrol motor memiliki loop kecepatan 0,125 milidetik, ia akan mencari hitungan terukur tersebut di setiap 0,0375 derajat

putaran poros pada 50 rpm (300 deg/detik). Ketika tidak melihat hitungan itu maka akan mempercepat putaran motor untuk menemukannya. Pada kecepatan yang ditemukan hitungan terukur berikutnya, rpm akan terlalu cepat untuk aplikasi dan kemudian drive akan memperlambat rpm motor kembali ke 50 rpm dan kemudian seluruh proses dimulai dari awal

lagi. Peningkatan dan penurunan RPM yang konstan ini menyebabkan riak kecepatan dalam aplikasi.

• Motor servo yang berjalan pada rpm rendah beroperasi secara tidak efisien. Arus Eddy adalah loop arus listrik yang diinduksi di dalam motor selama operasi. Arus eddy menghasilkan gaya hambat di dalam motor dan berdampak negatif lebih besar pada performa motor pada RPM rendah.

• Parameter motor off-the-shelf mungkin tidak cocok untuk dijalankan pada rpm rendah. Ketika sebuah aplikasi menjalankan motor tersebut pada 50 rpm, itu tidak menggunakan semua rpm yang tersedia. Karena konstanta tegangan (V/Krpm) motor disetel untuk rpm yang lebih tinggi, konstanta torsi (Nm/amp)—yang terkait langsung dengannya—lebih rendah dari yang seharusnya. Akibatnya, aplikasi membutuhkan lebih banyak arus untuk menggerakkannya daripada jika aplikasi memiliki motor yang dirancang khusus untuk 50 rpm. Rasio kepala roda gigi mengurangi rpm motor, oleh karena itu kepala roda gigi terkadang disebut peredam roda gigi. Menggunakan gearhead dengan rasio 40:1, putaran motor pada input gearhead akan menjadi 2.000 rpm dan rpm pada output gearhead akan menjadi 50 rpm. Mengoperasikan motor pada rpm yang lebih tinggi akan memungkinkan Anda menghindari masalah yang disebutkan dalam poin 1 dan 2. Poin 3 memungkinkan desain menggunakan lebih sedikit torsi dan arus dari motor berdasarkan keunggulan mekanis kepala roda gigi.

Sebagai contoh, pertimbangkan seseorang mengendarai sepeda, dengan orang tersebut bertindak sebagai motor. Jika orang itu mencoba mengendarai sepeda itu ke atas bukit yang curam dengan gigi yang dirancang untuk rpm rendah, dia akan kesulitan

mereka berusaha menjaga keseimbangan dan mencapai rpm yang memungkinkan mereka mendaki bukit. Namun, jika mereka memindahkan gigi sepeda ke kecepatan yang menghasilkan rpm lebih tinggi, pengendara akan mengalami

waktu yang jauh lebih mudah. Gaya konstan dapat diterapkan dengan rotasi halus yang disediakan. Logika yang sama berlaku untuk aplikasi industri yang memerlukan kecepatan lebih rendah sambil mempertahankan torsi yang diperlukan.

• Pencocokan inersia . Motor servo saat ini menghasilkan lebih banyak torsi relatif terhadap ukuran rangka karena lilitan tembaga padat, bahan ringan, dan magnet berenergi tinggi.

Ini menciptakan ketidakcocokan inersia antara motor servo dan beban yang coba mereka pindahkan. Menggunakan kepala roda gigi agar lebih cocok dengan kelembaman motor dengan kelembaman beban memungkinkan penggunaan motor yang lebih kecil sehingga menghasilkan sistem yang lebih responsif yang lebih mudah disetel. Sekali lagi, ini dicapai melalui rasio kepala roda gigi, di mana kelembaman yang dipantulkan dari beban ke motor dikurangi sebesar 1/rasio2.

Ingatlah bahwa inersia adalah ukuran ketahanan suatu benda terhadap perubahan geraknya dan fungsinya terhadap massa dan bentuk benda. Semakin besar inersia suatu benda, semakin besar pula torsi yang dibutuhkan untuk mempercepat atau memperlambat benda tersebut. Ini berarti bahwa ketika inersia beban jauh lebih besar daripada inersia motor, kadang-kadang dapat menyebabkan overshoot yang berlebihan atau menambah waktu settling. Kedua kondisi tersebut dapat menurunkan throughput lini produksi.

Di sisi lain, ketika inersia motor lebih besar dari inersia beban, motor akan membutuhkan lebih banyak daya daripada yang diperlukan untuk aplikasi tertentu. Ini meningkatkan biaya karena memerlukan pembayaran lebih untuk motor yang lebih besar dari yang diperlukan dan karena peningkatan konsumsi daya memerlukan biaya pengoperasian yang lebih tinggi. Solusinya adalah menggunakan kepala roda gigi untuk menyesuaikan kelembaman motor dengan kelembaman beban.

Penghematan Biaya Sistem

Gearhead memungkinkan penggunaan motor dan drive yang lebih kecil, yang dapat membantu menurunkan biaya sistem. Karena sistem servo yang lebih kecil menarik lebih sedikit amp, mereka mengurangi biaya pengoperasian. Penghematan daya paling besar saat aplikasi menuntut torsi tinggi dan kecepatan rendah karena motor servo penggerak langsung harus jauh lebih besar daripada motor servo yang dipasangkan ke kepala roda gigi.

Gearhead sering menggerakkan mekanisme panjang, seperti sistem pengumpanan material yang menggerakkan panjang kawat, kayu, atau logam, di mana kecepatan tinggi tidak penting tetapi torsi tinggi dan akurasi yang sangat berulang sangat penting. Memasangkan kepala roda gigi dengan motor servo dalam jenis aplikasi ini dapat memberikan fleksibilitas yang tak tertandingi dengan motor penggerak langsung tradisional. Kombinasi servo-gearhead akan lebih murah untuk dioperasikan, memakan lebih sedikit ruang, dan menyediakan kecocokan inersia untuk kontrol gerakan yang lebih baik.