Mitsubishi Electric Wat is servotechniek?

1. Mitsubishi Electric Wat is servotechniek?

2. Asbesturingen

3. Aandrijfsystemen • Open-loop - geen terugkoppeling • Closed-loop - terugkoppeling Servosystemen - herkenbaar aan variabel setpoint Setpoint Regelaar Versterker Motor Terugkoppeling proceswaarde Y

4. Wat is servotechniek • Het voorvoegsel servo komt van het latijnse servus, dat slaaf of dienaar betekent • Het volgen of uitvoeren van een opdracht

5. Gewenste waarde Positioneer module Servoversterker Servomotor ServusHet volgen of uitvoerenvan een opdracht

6. Aandrijfsystemen • Tandriemaandrijving Aandrijving via reductor op de as • Spindelaandrijving Aandrijving met reductor of direct op de as Combinatie maakt baanbesturing Bewegingen in X – Y – Z richting

7. Ingangen Klemmenstrook Uitgangen Klemmenstrook Limit switch Limit switch Benodigdheden servosysteem Servoversterker PLC besturing Controller PC met servo setup software Reductor Encoder Spindelapplicatie met geleider Servomotor

8. Analoog Pulstrein Netwerk Commando’s Positioneermodulen • Analoge besturing • Puls besturing • Netwerkmodulen Positioneer module Servo versterker

9.  Bediening als Start, Stop, Pauze etc  Eindschakelaars, benaderingsschakelaars etc  Beveiligingen als Noodstop, Terugloop etc  Signalen als Ready, Cycle End etc Bedieningspaneel Lichtscherm gekoppeld aan de noodstop Sensor Sensor  Boormachine   Start/Stop  Product Servo motor Externe I/O

10. Servoversterker • Zorgt voor omzetten positioneersignaal Zet pulstrein of commando’s via een netwerk om in een geschikte voedingsspanning voor de servomotor • Controleert acties d.m.v. - Encodersignaal - Spanning- / stroommeting - Autotuning (automatische parameterinstelling) - Notch filters (onderdrukken machinetrillingen)

11. Tussenkring Gelijkrichter DC-sturing Energie opslag Rem chopper + L1 V1 V3 V5 R Uz C M Last L2 V V2 V4 V6 L3 - Communicatie BUS Terugkoppeling Besturingselectronica Sturing / regeling / bewaking / communicatie Gewenste waarde Opbouw Servoversterker

12. A + T1 T3 T5 N T2 T4 T6 C B - Iab Iac Ibc DC-sturing

13. Servomotoren • Stappenmotor eenvoudig - goedkoop - niet nauwkeurig - laag rendement • DC servomotor Voorloper servotechniek - onderhoudsgevoelig - lage toerentallen • AC servomotor hoog toerental/startkoppel - onderhoudsvrij - hoog thermisch te belasten

14. Stappenmotor • Voordelen Kleine afmetingen Goedkope aansturing (open-loop) Redelijke nauwkeurigheid Houdkoppel aanwezig • Nadelen Laag rendement Beperkte snelheid en koppel Resonantie verschijnselen Last heeft invloed op nauwkeurigheid

15. DC Servomotor • Geen voordelen meer Was voor zeer grote vermogens Voorloper van servotechniek • Nadelen Onderhoudsgevoelig Koolborstels Voeding voor gelijkspanning Dure motoren Geen hoge toerentallen mogelijk

16. AC Servomotor • Voordelen Kleine massatraagheid Hoog toerental mogelijk Snelle koppelopbouw Hoge thermische belasting mogelijk Weinig tot geen onderhoud Gedrag als synchrone motor Compacte uitvoering • Geen nadelen meer - Kooiankermotoren - Sleepringankermotoren - Permanentmagneetmotoren

17. Encoder Om de stand van de rotor, de draairichting en het toerental van de servomotor naar de besturing terug te koppelen worden encoders toegepast • Digitale opnemer • Meerdere signalen mogelijk Snelheid Richting Nulpunt of markeerpuls etc

18. Het bakfiets principe • Accelereren • Aanloopkoppel (piekkoppel) • Bedrijfkoppel • Decelereren • Remkoppel

19. Eigenschappen vaneen servosysteem • Massatraagheidsmoment (inertia) J in kgm2 • Acceleratie- en deceleratietijd t in seconden • Benodigd koppel Τ in Nm • De reductie overbrenging i in aantal stappen • Asbelasting M in Nm

20. Massatraagheidsmoment(Inertia) Stel: Beide voorwerpen hebben een massa van 125 kg Massatraagheid A = ½ x m x r2 = ½ x 125 kg x (0,5 m)2 = 15,6 kgm2 Massatraagheid B = ½ x m x r2 = ½ x 125 kg x (0,25 m)2 = 3,9 kgm2 Aandrijfschijf A Aandrijfschijf B 100 cm 50 cm 8 cm 2 cm

21. Acceleratie en deceleratie Piekkoppel Tp = Taandrijf + Tversnelling n = aantal omwentelingen per minuut J = massatraagheidsmoment in kgm2 ta = aanlooptijd of versnellingstijd in sec

22. Voorbeeld piekkoppel Stel: Een servosysteem moet in een aanlooptijd ta = 2,1 sec een totale massatraagheid J = 0,05 kgm2 versnellen van 0 omw/min naar 2000 omw/min. Het aandrijfkoppel Ta is 1,5 Nm Wat is het piekkoppel Tp? Tpiek = Taandrijf + Tversnelling

23. Effectief koppel 6 5 T Nm Acceleratie 4 3 2 In bedrijf 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -1 t sec Deceleratie -2 -3 t1 t2 t3 -4 ttotaal

24. Effectief koppel Het effectieve koppel Trms van de servomotor berekenen we met de volgende formule: T1 = koppel gedurende de tijd t1; T2 = koppel gedurende de tijd t2 T3 = koppel gedurende de tijd t3

25. Trms = T12 xt1 + T22 xt2 + T32 xt3 ttotaal Trms = 6,52 x2 + 1,52 x4 + -3,52 x2 = 3,34 Nm 14 Voorbeeld effectief koppel Stel: Een servosysteem heeft een koppelprofiel zoals afgebeeld in de grafiek. Wat is het effectieve koppel Trms?

26. Coaxiaal Planetair Cyclo Reductor • Omzetten toerental en koppel • Uitgaande as draait x maal trager • Positioneren wordt x maal nauwkeuriger

27. Voorbeeld reductor Stel: Het aandrijfkoppel van een servomotor is 6 Nm en het toerental is 1000 omw/min. De reductieverhouding is 5:1. Wat is het toerental en het koppel van de uitgaande as?

28. Diameter A is 2 maal diameter B 4 omwentelingen van B is 1 omwenteling van A Verhouding i = 4 : 1 Snaar- of tandriemaandrijvingen Spindelaandrijvingen Overbrengverhouding is afhankelijk van de spoed van de spindel Reductie mogelijkheden Naast tandwiel- en cyclokasten zijn er ook Andere manieren om het toerental te reduceren. Oplossingen kunnen zijn:

29. Verhouding tussenmassatraagheid aandrijvingen : last Bij een servo-aandrijving moet er tussen de massatraagheid van de aandrijving (plus eventuele reductiekast) en de last een bepaalde verhouding bestaan, afhankelijk van de toepassing. • 1 : 1 Extreem hoog dynamisch gedrag (Ultra-low inertia) Robots, ponsapparaten etc • 1 : 5 Middel dynamisch gedrag (Low inertia) Verpakkings- en bewerkingsmachines • 1 : 10 Laag dynamisch gedrag (Medium/flat inertia) Handling van delicate producten zoals planten etc

30. Axiale belasting As Radiale belasting Asbelasting • Radiale belasting De kracht die loodrecht op de as staat • Axiale belasting De kracht die in de lengterichting van de as optreedt Bij het overschrijden van één van deze maxima zal beschadiging optreden.

31. Vragen?

32. Plain Talk Practical Solutions