Servoajamite lahendused

KUI EESMÄRGIKS ON KIIRUS, TÄPSUS JA TOOTLIKKUS

Servoajamite lahendused

servoajamite lahendused - servosüsteemi struktuur
Servosüsteemi struktuur

Tootmise tehnilise konkurentsivõime aluseks on masinate, tööpinkide ja tootmisliinide tootlikkus, täpsus ja ressursisäästlikkus.

Seejuures on äärmiselt oluline, kuidas ja millistest komponentidest elektriajam on projekteeritud ning milline on tegelik liikumiste kvaliteet. Klassikaline elektriajami projekteerimine, mida õpetatakse kutseõppeasutustes, algab tavaliselt mootori võimsuse ja tüübi valikust, et see etteantud koormusel ja idealiseeritud tingimustel ülemäära ei kuumeneks. Seejärel valitakse mootoriga sobiv reduktor ja sagedusmuundur või (servo)inverter. Klassikalise lähenemise tulemuseks on enamasti üledimensioneerimine – s.t. elektriajamid on võimsamad ja raskemad kui tegelikult vaja oleks. Mõnel juhul võib sellest ka kasu olla, näiteks kui tegu on statsionaarse seadmega või aeglase veomasinaga, millele suurem mass tulebki kasuks.

Avatud maailmamajandus

Peab arvestama, et maailmamajandus on tänapäeval väga avatud. Samuti enamuses masinaehituse harudes valitseb ülemaailmne vaba konkurents ja hinnaalandusi tehnilises võimekuses ei tehta. Maailma tippvõimekust esindavad olenevalt valdkonnast enamasti Saksa, Jaapani, Šveitsi, Lõuna-Korea ja Itaalia masinad. Kui läheme piltlikult maailmatasemel võidu sõitma nende “vormel ühtedega”, siis peab ka meie masina iga detail tervikuga optimaalselt sobituma ning lahendus tervikuna olema konkurentidest kiirem ja täpsem, ületamata eelarve või hinna piire. Peame töötama, nagu kitsalt spetsialiseerunud parimatest parimate dünaamika, rehvi-, mootori- ja elektriinseneride meeskond mitu kuud tihedas ja aktiivses meeskonnatöös, et leida ja viimistleda konkurentidest parem võidusõiduauto (meie masina) terviklahendus, milles iga osa on optimeeritud, enamasti minimaalse massi ja mõõtmetega, koos töötavate osad ühtesobiva, pinnakõvaduse ja tugevusega, piisava tugevusvaru ja vastupidavusega, vajalikul määral o

hutust ja kehtivaid nõudeid arvestav.

Servoprojektidesse kaasa alati servoinsener

Kui vaadata, kuidas vormel 1 autode tehnilised lahendused ja näitajad – eelkõige kiirus ja kiirendus – on eelmise sajandi jooksul arenenud, siis võib ette kujutada ka inseneriteadmiste, oskuste ja vahendite – tehnika – meeletut arengut, mis sellel alal on toimunud. Sarnaselt, kuid asjasse mittepühendunule vähem märgatavalt on ülikeerukale kõrgtasemele arenenud ka servoajamid, mis vastutavad maailma tippklassi masinate ja tootmisliinide kiiruse, täpsuse ja tootlikkuse eest. Nende laialdaste ja keerukate riist- ja tarkvara võimaluste ning vahendite kasutamine eeldab inseneri kitsast spetsialiseerumist ja pidevat enesetäiendamist tootja juures. Vastutusrikast servoajami projekti ei tasu kogenud servoinseneri osaluseta ette võtta, kuna tupikusse jooksnud lahenduse ümbertegemine on aeganõudev ja kallis. Ressursse on tootearendusel alati napilt.

Moodsad integreeritud ja optimeeritud ajamilahendused

Masinate liikumisülesanded on sageli teostatavad erinevate mootorite, reduktorite, toite- ja juhtimissüsteemidega. Klassikaline lähenemine soosib seda, et kahe silma vahele jäävad tänapäeval saadaolevad moodsad integreeritud ja optimeeritud ajamilahendused – mootorreduktorid, komplektelektriajamid, nutiajamid jmt. Seetõttu on klassikalise projekteerimise tulemuseks keerukam, mahukam, suurema osade arvuga, keerukam, töömahukam ja halvemini optimeeritud masin. Samuti klassikaline lähenemine käsitleb iga ajamit eraldi ega vaatle ajamisüsteemi terviklikult, lähtudes liikuvates osades jm salvestunud energiast, mille abil võib masina energiatarvet oluliselt vähendada.

Terviklik pilt võib säästa 20–50% elektrienergiat

Kui masinat vaadelda terviklikult, võib enamikus ajamisüsteemidest säästa 20–50% elektrienergiat, sõltuvalt mootoritüübist ja erinõuetest. Spetsialiseeritud servoajamite projekteerimisprogrammid, nagu nt Easy Navigator, näitavad teile kohe ära, millise mehhaanilise tunnusjoone valitud mootori, sagedusmuunduri või inverteriga saavutate kõigis 4 kvadrandis s.t. kiirendamisel ja pidurdamisel mõlemas suunas. Kui masinas on mitu elektriajamit, siis saab ühe mootori aeglustamisel koormuse kineetilise energia generaatorpidurdusel läbi alalisvooluühenduse suunata teise ajamisse, kus see muundatakse kasulikuks tööks. Juba sajandivahetusest alates kasutatakse ka energiasalvestiga, nt ülikondensaatoriga ajamilahendusi, mis võimaldab ülivõimast kiirendust ja pidurdust toitevõrku üle koormamata ning lühiajaliste voolukatkestuste ületamist. Tutvustame teile neid võimalusi rõõmuga, et teie masin maailma parimaks muuta.

Parim lahendus ei ole tingimata kõige kulukam

Suurima kiiretoimelisuse, täpsuse ning vähima elektrienergia- ja materjalikulu tagavad püsimagnet-servomootorid, mkis on enamasti 3faasilised sünkroonmootorid. Samas on olemas ka asünkroon-servomootorid, mis on sama võimsuse juures ainult veidi suuremad ja mitte nii äkilised, kuid oluliselt soodsama hinnaga kui püsimagnet-servomootorid. Viimaseid kasutatakse, kui on vaja tööorgani või detaili eriti kiiretoimelist ja täpset asendi-, kiiruse- või pöördemomendi juhtimist.

Detsentraalne või tsentraalne servosüsteem?

Servomootori juurde kuulub inverter ja juhtkontroller. Need on sageli ühitatud hajusates (detsentraalsetes) süsteemides. Kesksetes (tsentraalsetes) nt CNC tööpinkide servosüsteemides kasutatakse keskset liikumiste juhtkontrollerit ja lihtsamaid servoinvertereid. Tänapäeval need suhtlevad omavahel peamiselt üle EtherCAT automaatikavõrgu. Energitehnika OÜ võib pakkuda mõlemat tüüpi servoinvertereid, nende projekteerimist, seadistamist ja käikulaskmist.

Servoinverterid on arvukate võimalustega

Servoinverterid on üldiselt väga keerukad. Neil on tohutult võimalusi liikumiste juhtimiseks, mida sagedusjuhtimisega asünkroonajamitega täita ei ole võimalik. Näiteks saab servoinverteriga tarkvaraliselt teostada mitmesuguseid nukk- ja ekstsentrikmehhanismide mõõtkavas kopeerivaid ning sünkroniseeritud liikumisi, näiteks materjali täpset lõikamist selle liikumise ajal. Servoajamite kasutamise täiendavaks eeliseks on masinate mehhaanika oluline lihtsustumine. Servoajamites kasutatakse enamasti tugevaid, töökindlaid ja täpseid planetaarreduktoreid, millel on kiiretoimelisuse tagamiseks vähim võimalik inertsmoment ja lõtk.

Servoajamite lahendused vajavad spetsialisti teadmisi

Automaatliine, roboteid ja tööpinke, mille baasiks on servoajamite lahendused – projekteerides, ekspluatatsiooni lastes, remontides või moderniseerides esineb sageli mitmesuguseid servoajamite probleeme, mille lahendamine nõuab koolitatud ja kogenud servoajamite spetsialisti teadmisi:

  • Orienteerumine erinevate servoajamite võimalustes, programmides ja tuhandetes keerukate nimetustega parameetrites

… on eriettevalmistuseta väga aeganõudev ning üle jõu käiv. Ülevaate puudumise tõttu kiputakse eelistama odavamaid ja lihtsamaid lahendusi, millega on oht ummikusse joosta, kuna olulised tingimused on kahe silma vahele jäänud.

  • Rikkis või iganenud servoajami osad vajavad kiiret väljavahetamist.

Tuleb kiirelt leida sobivaim asendus ja liidestada see olemasoleva süsteemiga.

  • On vaja leida rakendusele sobivaim servomootor, resolver või enkooder, kontroller, kaablid ja reduktor.

Iga osa valik on seotud teiste süsteemidega mehhaaniliselt kolmes mõõtmes, lisaks elektriliselt, juhtimissüsteemide riist- ja tarkvaraga.

  • On vaja siduda servoajami juhtimine kõrgema taseme kontrollerite ja automaatikavõrkudega.

Näiteks, arvutijuhtimisega CNC tööpingis on igal teljel ja tööriista vahetajal servomootor. Neid kõiki juhitakse ühtse enamasti G-koodis juhtprogrammiga. Viimase tekitamiseks detaili 3mõõtmelisest arvutijoonisest kasutatakse eraldi tarkvara, mis tunneb antud tööpingi võimalusi ja enamasti võimaldab selle tööd simuleerida arvutil. Lisaks suhtleb tööpink näiteks robotmanipulaatori ja kaameraga ning saadab igast seisakust reaalajas infot tootmisjuhile.

  • Vajate mitme servoajami koordineeritud liikumist mitmes teljes.

Lihtsamatel juhtudel peavad mitu mootorit üheskoos täpse kiirusega näiteks toru ekstruuderi jahutussõlmest välja tõmbama. Kiirus peab olema täpses kooskõlas ekstruuderi materjalikuluga, et toru seinapaksus püsiks muutumatu. Keerukamate koordineeritud juhtumite näideteks on automaatse tootmisliini, CNC tööpingi või robotmanipulaatori servoajamite juhtimissüsteem.

  • Servoajamil ei jätku jõudu, selle täpsus või kiirus pole piisav või esineb võnkumisi.

Kui servoajamil jõudu ei jätku, ei saa masin vajaliku jõudlusega töötada või ei saa üldse tööd teha. Kui seni on jõudu jätkunud, siis võib olla tegu mehhaanilise veaga – suurenenud hõõrdumine, raskem koormus vm. Võib olla ka reduktori või mootori rike

  • Laagrid, reduktor või mehhanismid kuluvad ülemäära kiiresti.

Ülemäärane remondikulu ja seisuaeg vähendavad järsult masina väärtust ja sellelt saadavat tulu. Põhjuseks võib olla ülekoormus aga ka kõrgsageduslikud lekkevoolud, mis veerepindu murendavad. Lekkevool on vool läbi elektriisolatsiooni. Inverterite väljundpinge kõrgsageduslik komponent tekitab lekkevoolu läbi parasiitmahtuvuste, mis esinevad nt mootorimähiste, staatori ja rootori vahel. Lekkevoole saab tõhusalt vähendada, kasutades õiget maandus-, potentsiaaliühtlustus- ja varjestustehnikat. Lekkevoolu mõõtmiseks ja kontrolli alla saamiseks kasutatavaid tehnikaid ei õpetata isegi ülikoolis;) Neid antakse edasi meistrilt õpipoisile.

  • Servoajam kuumeneb üle või müriseb.

See on suur mure, millest võib ette näha masina peatset rikkiminekut. Tehniliselt täiesti korras servomootor võib liigselt müriseda ja üle kuumeneda, kui toitesüsteem võngub. Võnkumine võib kergesti tekkida mehhaanika lõtkude ja elastsuse tõttu. Parematel servokontrolleritel on tarkvara vahendid lõtkude ja elastsuse mõju kompenseerimiseks. Neid kasutades võib mürast ja kuumenemisest võitu saada ja masin töötab veel kaua.

  • Vajate spetsiifilist servoajami tootekoolitust.

Kui teie tootmises või toodetes on servoajameid, mille võimalikke probleeme on vaja kiiresti lahendada, on teil vaja oma servotehnikut või inseneri. Energiatehnika OÜ-l on täiskasvanute koolitusluba ja meilt saab Lenze ja Delta Electronics servoajamite koolitusi.

Kõigi sarnaste probleemidega võite julgesti pöörduda Energiatehnika OÜ poole. Meil on servoajamite tootjate Lenze ja Delta Electronicsi juures väljaõppe saanud insenerid, kes oskavad ja saavad teid aidata. Lühikonsultatsioonid meilt ostetud servoajamite kohta on tasuta.

Võta meiega ühendust, kirjelda lühidalt oma tehnopargi hetkeseisu, ootusi ning vajadusi parendusteks.






    Nimi*

    E-mail*

    Sisu

    Teostatud töid servosüsteemide arenduses:

    LAEVAMUDELITE KATSEBASSEINI SERVOAJAMID

    Koostöös ASiga Baltic Workboats täitsime TTÜ Kuressaare Kolledži väikelaeva-
    ehituse kompetentsikeskuse tellimuse ning projekteerisime, tarnisime ja
    paigaldasime laevamudelite katsebasseini mudelivankri ja lainegeneraatori Lenze
    servoajamid ning nende toite- ja turvasüsteemid. Servoajamite juhtimine toimub üle
    EtherCati. 60meetrises katsebasseinis uuritakse laevamudelite omadusi erinevate
    lainete ja liikumiskiiruste juures. Eesti laevaehitus vajab selliseid reaalsetele oludele lähedasi katseid, et arendada turvalisi, kiireid ning energia- ja materjalisäästlikke laevakeresid. Lähemalt saab vaadata Väikelaevaehituse kompetentsikeskuse kodulehelt.


    ENERGIATEHNIKA

    Kontakt

    Võta ühendust!

    +372 655 1312

    www.energiatehnika.ee

    info@energiatehnika.ee

    ASUKOHT


    Väike-Männiku tn 3, 11216 Tallinn

    Kvaliteet




    Edukas Eesti Ettevõte Energiatehnika

    Liikmelisus



    Jälgi meid: