Stivheden i føringssystemer
er afgørende for du opnår et effektivt og stabilt servo system
Delta Elektronik A/S er en af landets få leverandører, der i mange år har arbejdet med totalløsninger inden for servostyring. En god styring er i første omgang betinget af førings- eller transmissions-systemet, hvis man vil undgå for lang tid til konstruktion, for ringe stivhed i systemet, kapacitets-problemer og dermed følgende ekstra omkostninger mv.
Artiklen giver nogle eksempler på, hvordan man kan undgå visse servosystem problemer.
Delta Elektronik A/S i Taastrup er eksperter i levering af totalløsninger og har alt soft- og harware der skal til at kunne tilbyde en komplet løsning, hvor vi efter aftale med kunden påtager os ansvaret for det mekaniske system, software og programmering lige fra design til indkøring af servosystemet.
Og så virker det med det samme.
Foto: Direktør Allan Hansen fra Delta Elektronik A/S
Det er vigtigt for os som leverandør, at vi kan levere alt hardware og software, der skal til for at kunne løse enhver opgave. Derfor repræsenterer vi også en række af verdens kendte leverandører blandt andet inden for førings- og transmissionssystmer samt motorer.
Det vigtigste element er allerede i designfasen at se på transmission- eller føringssystemet, som er meget betydningsfuld i såvel en simpel som en avanceret servo løsning.
Stivheden afgørende for dit dyrt-købte servosystem
Ofte ser vi håndteringssystemer, hvor stivheden i føringsmodulerne eller i egen konstruktion er alt for dårlig. Dette får en direkte indvirkning på et servosystem, der i forvejen er dyrt købt måske fra flere leverandører. I mange tilfælde kan sådanne systemer ikke operere med den nødvendige og ønskede dynamik i reguleringssløjfen. Det går ud over systemets egenskaber i sidste ende. Og dermed kundens omkostninger.
Servostystemets dynamik hænger nøje sammen med stivheden i den mekanik, som motoren skal drive, hvis det mekaniske system således ikke er stift nok bliver det hurtigt en ond selvforstærkende cirkel, og systemets levetid bliver reduceret.
Hvordan man opnår stor system stivhed
Kravet til dynamik og hastighed i en håndteringsopgave kan opfyldes alene af stivheden i konstruktionen. Et sådant system vil for eksempel da kunne arbejde med accelerationstider på mindre end 80 mSek. Dette vil så kunne give en accelaration på ca. 3 G i forbindelse med en given opgave, hvor man allerede i design-fasen har overvejet omhyggeligt at tilpasse føringssystemet for på den måde at løse opgaven og opnå et tilfredsstillende servosystem, der fungerer. Det er sådan at vore teknikere arbejder med løsninger.
For eksempel er vore SC-føringsmoduler for lodrette akser (fra ELMORE) udviklet med henblik på at opnå et stift system. Vor erfaring fortæller at motor og gear skal være monteret i den stationære del af enheden, hvilket reducerer den bevægede masse væsentligt. Selve modulet, man benytter, er opbygget med dobbelte skinneføringer, fire vogne og en centerafstand på 300 mm - Dette sikrer den store, vigtige stivhed i systemet.
I sidste ende er det aluminiums-profilet, der er afgørende for stivheden og senere hen i konstruktionen – udbøjningen af det mekaniske system. Når man ser tværsnittet af profilet for eksempel fra ROBOT-serien er det værd at observere at profilet ikke er U-formet, men har en afstivning i midten. Ligeledes ligger skinneføringen centreret over det punkt, hvor aluminiumsprofilet har mest gods, påpeger Allan Hansen. Det er sådanne systemer, vi anbefaler fordi vi dermed skaber et selvbærende og langt mere dynamisk stystem.
Sådan reduceres produktionstiden
Igen vil der være tale om at tage udgangspunkt i transmissionen eller føringssystemet, der er grundlaget for enhver god styringsopgave. De moduler, som vi vælger er designet således, at monteringshullerne er indbyrdes tilpassede. Det er der ikke så mange, der tænker på.
Til alle moduler skal man kunne få tilpassede monteringsbeslag og vinkler.
Sådanne banale ting kan være afgørende faktorer for at kunne reducere konstruktionstiden, når sådanne føringsmoduler benyttes i maskinkonstruktionen. Det er der mange, der burde overveje og på den måde undgå en række utilfredsstillende og meningsløse tidsforbrug.
Da tiden jo som regel altid er en vigtig faktor, kan det være en god ide, at benytte systemer med færdige sensorbeslag, der passer direkte i et profilspor i modulet.
Tænk på at mellem-aksler med koblinger for paralleldrift medvirker til en hurtig og enkel montage - Og ikke den kendte, vanskelige og tidskrævende montagetid.
Billedet viser motor og gear monteret i den stationære del, hvilket reducerer den bevægede masse væsentligt. Selve modulet er opbygget med dobbelte skinneføringer, fire vogne og en centerafstand på 300 mm - Dette sikrer den store, vigtige stivhed i systemet.
Systemer til XYZ-håndteringsopgaver
Skinneføringen skal ligge centreret over det punkt, hvor profilet har mest aluminiumsgods. Det giver mulighed for at anvende modulet i XYZ-håndteringsopgaver, hvor Y-akse-enheden direkte bærer vægten af Z-aksen og belastningen, fortæller Allan Hansen fra Delta Elektronik. Dette er bare endnu et af eksemplerne på, hvad vi går efter, når vi søger nye produkter i form af transmissions- eller føringssystemer. Det er vigtigt for os, der skal kunne løse en hvilken som helst opgave.
Med hensyn til software, kommunikation og programmering kommer det jo stort set i anden række, idet det altid vil være en betingelse at transmissionssystemet er rigtigt til opgaven, fortæller Allan Hansen der er teknisk ansvarlig og medindehaver af virksomheden Delta Elektronik A/S.
Stivhed i Z-aksen er afgørende
Når vibrationer fra Z-aksen forplanter sig til det øvrige håndteringssystem, så skyldes ofte at stivheden i netop Z-aksen er alt for dårlig. Og så sker der det at servosystemet ikke kan operere med den ønskede dynamik i reguleringssløjfen og det går ud over systemets ydeevne. Forplantningen til det øvrige system giver anledning til øget vedligeholdelse. Og det er jo ikke med det, man tjener sine penge.
Dette er især interessant når der er tale om en Z-akse med en slaglængde på mere end 1m og en last større end 25 kg. I sådanne tilfælde får den manglende stivhed en alvorlig konsekvens for det samlede systems ydeevne.
Løs kapacitets problemerne før de opstår
Vi ser ofte i forskellige håndteringsanlæg, at der opstår kapacitets problemer.
Igen er der tale om, at man så har valgt og dimensioneret føringssystemet forkert. Det er for dårlig rådgivning en kunden har fået, når det kan ske. Og det kan være dyrt - for kunden.
I sådanne situationer vil vi helt klart og allerede i designfasen anbefale vore kunder at benytte systemer, som kan udvides til dobbelt cyklus. Her er det et system, der har to uafhængige slæder der fordobler kapaciteten på anlægget. Det er simpelt hen nødvendigt med et selvbærende og dynamisk system, når kapacitetsforøgelsen skal opnås.
Et sådant system kunne for eksempel være et modul, der er 5 meter langt, og som kan håndtere to selv-stændige gribe-enheder, der køres af to uafhængige servomotorer. Det er ikke dyrere, men det virker, siger teknisk direktør Allan Hansen.
Fotoet viser et eksempel på et transmissionssystem, der består af et robot-modul der giver en særlig høj vridningsstabilitet. Det kan sikre et frit spand op til 5 meter, der virkeligt kan give problemer hvis stivheden ikke er tilstrækkelig.