Golyós csavar pozicionálási felbontása: Hogyan számítsuk ki az ólomból, a kódolók számából és az áttételi arányból

 

A golyóscsavar pozicionálási felbontása a legkisebb elméleti lineáris mozgást írja le, amelyet egy motoros parancslépés vagy egy visszacsatolási szám képvisel. Kiszámítható a golyóscsavar vezetékéből, a motor lépéseinek számából vagy az enkóder fordulatszámából, valamint a motor és a csavar közötti bármilyen átviteli arányból.

Maga a számítás egyszerű. A nehézséget az jelenti, hogy megértsük, mit jelent valójában az eredmény. A számított 0,5 μm felbontás nem jelenti azt, hogy a gép ±0,5 μm pontossággal tud pozícionálni. A golyóscsavar vezetékhibája, a holtjáték, a rugalmas deformáció, a szerelési pontosság, a hőtágulás és a vezérlő teljesítménye mind-mind sokkal nagyobbá teheti a valós pozicionálási hibát.

Ez az útmutató elmagyarázza, hogyan kell helyesen kiszámítani a golyóscsavar pozicionálási felbontását, és hogyan lehet megkülönböztetni az elméleti felbontást a pozicionálási pontosságtól és az ismételhetőségtől.

Mi az a golyós csavar pozicionálási felbontása?

Ha egy golyóscsavar egy teljes fordulattal elfordul, az anya egy csavarvezetékkel elmozdul. Egy 5 mm-es ólomgolyós csavar tehát 5 mm-rel elmozdítja az anyát minden teljes csavarfordulatnál.

A motor és a vezérlő ezt a fordulatot kisebb szöglépésekre osztja fel. Ezeket a növekedéseket a következőképpen lehet kifejezni:

• A kódoló számít egy szervomotornak
• Teljes lépések vagy mikrolépések léptetőmotorokhoz
• Parancsimpulzusok egy mozgásvezérlőről
• Visszacsatolás számít egy lineáris vagy forgó jeladóról

A golyóscsavar pozicionálási felbontása az elméleti lineáris út, amely megfelel ezen lépések egyikének.

Alapvető golyós csavaros felbontási képlet

Közvetlenül csatlakoztatott motorhoz és golyóscsavarhoz:

Szimbólumok használata:

R = L ÷ N

Ahol:

• R= elméleti lineáris felbontás, általában mm/count vagy μm/count mértékegységben
• L= golyós csavar vezeték mm-ben/fordulat
• N= effektív motorlépések, parancsimpulzusok vagy kódolók száma fordulatonként

Ha a golyóscsavar 5 mm-es vezetékkel rendelkezik, és a rendszer csavarfordulatonként 10 000 effektív számlálást biztosít:

R=5 ÷ 10,000=0.0005 mm/számlálás

0,0005 mm=0.5 μm

Az elméleti visszacsatolási növekmény ezért számlálásonként 0,5 μm.

Hogyan változtatja meg az áttétel a lineáris felbontást

Egyes tengelyek sebességváltót vagy vezérműszíj{0}}átvitelt használnak a motor és a golyóscsavar között. A félreértések elkerülése érdekében ez a cikk a következőképpen határozza meg az átviteli arányt:

i=Motor fordulatszáma ÷ Golyós csavar fordulatszáma

Ebben a meghatározásban a 2:1-es csökkentés azt jelenti, hogy a motor kétszer forog, míg a golyóscsavar egyszer. A teljes képlet a következőképpen alakul:

R = L ÷ (N × i)

Ezt a definíciót ellenőrizni kell, mielőtt egy sebességváltó- vagy szíjtárcsa-katalógusból származó értéket használnánk. Egyes gyártók az arányt ellenkező irányban fejezik ki.

Példa: 5 mm-es vezeték 2:1-es redukcióval

• Golyós csavar vezeték: 5 mm
• A jeladó felbontása: 10 000 számlálás motorfordulatonként
• Áttételi arány: 2 motorfordulat csavarfordulatonként

R = 5 ÷ (10,000 × 2)

R=0.00025 mm=0.25 μm/szám

A redukció javítja az elméleti lineáris felbontást, mivel több motorszámra van szükség egy golyóscsavar fordulatához. Ugyanakkor csökkenti az adott motorsebesség mellett megtett lineáris távolságot is. Figyelembe kell venni a sebességváltó holtjátékát, a szíj rugalmasságát és a sebességváltó hibáját is.

Szervomotor példa

Vegyünk egy szervo{0}}hajtású CNC-tengelyt a következő feltételekkel:

• Golyós csavar: SFU1605
• Névleges átmérő: 16 mm
• Vezeték: 5 mm
• Hatékony visszacsatolási felbontás: 10 000 számlálás motorfordulatonként
• Csatlakozás: közvetlen csatlakozás

R = 5 ÷ 10,000

R=0.0005 mm=0.5 μm/szám

Ha a tengelyt 20 mm-rel kell elmozdítani, akkor a számlálások elméleti száma:

Kötelező számok=Utazási távolság ÷ Felbontás

20 ÷ 0.0005=40 000 szám

Ugyanez az eredmény ellenőrizhető a csavar fordulatszámával:

• 20 mm-es út ÷ 5 mm-es ólom=4 csavarfordulat
• 4 fordulat × 10 000 szám=40 000 szám

A két módszer ugyanazt az eredményt adja, megerősítve, hogy az egységkonverzió konzisztens.

Példa léptetőmotorra

Egy szabványos 1,8 fokos léptetőmotor fordulatonként 200 teljes lépéssel rendelkezik:

360 fok ÷ 1,8 fok=200 lépés/fordulat

Ha az illesztőprogram 16 mikrolépésre van beállítva teljes lépésenként:

200 × 16=3,200 mikrolépés/fordulat

Közvetlen meghajtású 5 mm-es ólomgolyós csavarhoz:

R = 5 ÷ 3,200

R=0.0015625 mm=1.5625 μm/mikrolépés

Ez az elméleti parancsnövekmény. Nem értelmezhető garantált 1,5625 μm-es pozicionálási pontosságként. A motor nyomatéka, terhelése, súrlódása, rezonancia és a mikrolépés mozgásának nem-linearitása megakadályozhatja, hogy minden parancsolt mikrolépés azonos mechanikai elmozdulást hozzon létre.

Ne keverje össze a PPR-t a kódolók számával

A kódoló terminológiát nem mindig használják következetesen. Egy növekményes kvadratúra kódoló megadható impulzus/fordulat értékben, míg a mozgásvezérlő mind az A, mind a B csatorna felfutó és lefutó éleit számolja.

Például egy 2500 PPR kvadratúra kódoló a következőket produkálhatja:

2500 PPR × 4=10,000 számlálás fordulatonként

Ha a felbontási képletben 10 000 helyett 2500-at használunk, akkor a számított lineáris növekmény négyszer túl nagy lenne. A számítás megkezdése előtt ellenőrizze, hogy a meghajtó dokumentációjában szerepel-e:

• Impulzusok fordulatonként
• Sorok fordulatonként
• Fordulatonkénti számok
• Parancsimpulzusok motorfordulatonként
• Hatékony visszacsatolási felbontás elektronikus áttétel után

A legbiztonságosabb megközelítés a hajtás vagy a vezérlő által felismert effektív számlálások használata, ahelyett, hogy csak a jeladó címkéjére hagyatkozna.

Hogyan befolyásolja a golyóscsavar vezetéke a felbontást

Ugyanaz a motor és a visszacsatolási felbontás mellett egy kisebb vezeték finomabb elméleti lineáris felbontást eredményez.

A kisebb vezeték finomabb felbontást és nagyobb mechanikai előnyt biztosít, míg a nagyobb vezeték nagyobb lineáris sebességet eredményez azonos csavarfordulatszám mellett. A vezeték kiválasztásához ezért egyensúlyra van szükség a felbontás, a fordulatszám, a motor nyomatéka és a golyóscsavar megengedett forgási sebessége között.

Az ólom, a forgási sebesség és az utazás közötti összefüggésről ldHogyan számítsuk ki a golyóscsavar vezetékét.

A felbontás nem ugyanaz, mint a pozicionálási pontosság

Az elméleti felbontás csak azt írja le, hogy a vezérlőrendszer milyen finoman oszt el egy fordulatot. Nem írja le, hogy a tengely milyen közel éri el a parancsolt fizikai pozíciót.

Például egy tengely elméleti felbontása 0,5 μm/számlálás lehet, de olyan C7 hengerelt golyóscsavart kell használni, amelynek halmozott mozgási hibája sokkal nagyobb, mint 0,5 μm. A vezérlő nagyon kis lépésekben tud parancsolni, de a mechanikus rendszer nem feltétlenül képes minden lépést ugyanolyan pontossággal reprodukálni.

A golyóscsavar pontossági fokozatai a megengedett úteltérést írják le, nem a jeladó felbontását. Tudjon meg többet ittMi a golyóscsavar vezeték pontossága? C3, C5 és C7 magyarázat.

Mi határozza meg a tengely tényleges pontosságát?

Az elméleti felbontás kiszámítása után a következő mechanikai és szabályozási tényezőket kell még értékelni.

Golyós csavar vezeték hiba

A tényleges anyaút eltérhet a névleges vezetéktől. Ez az eltérés az úthosszon halmozódik fel, és a golyóscsavar pontossági fokozata szabályozza.

Holtjáték és megfordítási hiba

Az axiális hézag mozgáskiesést okozhat, amikor az irány megfordul. Az előfeszítés csökkentheti a holtjátékot, de a túlzott előfeszítés növeli a súrlódást, a hőt és a szükséges motornyomatékot.

Rugalmas deformáció

A csavartengely, a golyós anya, a tartócsapágyak, az anyaház és a gépváz terhelés hatására mind deformálódnak. A jeladó nagy felbontása nem tudja automatikusan kompenzálni a terhelésnél nem mért mechanikai elhajlást.

Hőtágulás

A golyós anya, a tartócsapágyak és a motor által termelt hő megváltoztathatja a csavar tényleges hosszát. Hosszú tengelyen már kis hőmérséklet-emelkedés is a számított felbontásnál jóval nagyobb pozicionálási változást idézhet elő.

Szerelés és igazítás

A golyóscsavar, a támasztócsapágyak és a lineáris vezetők közötti eltolódás növelheti a menetellenállást és egyenetlen alakváltozást okozhat. A tengelykapcsoló hiba, a csapágybeépítés és az anyatartó merevsége is befolyásolja a végeredményt.

Visszajelzés Hely

A motorkódoló méri a motor{0}}tengely forgását. Nem méri közvetlenül a végső asztali pozíciót. A mozgó tengelyre szerelt külön lineáris kódoló több mechanikai hibát észlel a motor és az asztal között, bár az általános vezérlési kialakítás bonyolultabbá válik.

Gyakorlati számítási eljárás

1. Erősítse meg a golyós csavar vezetékét.Használjon millimétert csavarfordulatonként, ne menetemelkedést, kivéve, ha a menetemelkedés és a kivezetés azonos az adott csavarnál.
2. Határozza meg a felbontás értékét.Ellenőrizze, hogy a specifikáció impulzusokat, kódolóvonalakat, kvadratúra számlálást, teljes vagy mikrolépést jelent-e.
3. Ellenőrizze a sebességváltót.Határozza meg, hány motorfordulat eredményez egy golyóscsavar fordulatot.
4. Számítsa ki az elméleti növekményt!Használja az R=L ÷ (N × i) értéket.
5. Ellenőrizze a fordulatszámot és a nyomatékot.A felbontásra{0}}fókuszált választásnak továbbra is meg kell felelnie a szükséges haladási sebességnek és axiális tolóerőnek.
6. Becsülje meg a valós helymeghatározási hibát.Tartalmazza az ólomhibát, a holtjátékot, a deformációt, a termikus növekedést és a szerelési feltételeket.
7. Ellenőrizze az összeszerelt tengelyt.Használjon megfelelő mérőberendezést a parancsolt út és az asztal tényleges mozgásának összehasonlításához.

A motor nyomatékát külön kell ellenőrizni, mert a sebességváltó csökkentés növelése vagy a golyóscsavar vezetékének megváltoztatása a motor sebességét és terhelési viszonyait is megváltoztatja. LásdGolyós csavarmotor nyomatékszámítása: képletek és példák.

A végső kiválasztás elve

A golyóscsavar pozicionálási felbontása a csavar vezetékéből, a fordulatonkénti effektív számokból és az áttételi arányból számítható ki. Az eredmény hasznos annak ellenőrzésére, hogy a motor és a vezérlőrendszer kellően kis parancs- vagy visszacsatolási lépést ad-e.

A felbontás azonban csak egy rétege a tengelyteljesítménynek. A rendkívül finom jeladószámmal rendelkező gépek pozicionálási pontossága még mindig gyenge lehet, ha a golyóscsavar pontossági fokozata, holtjátéka, merevsége, hőmérséklet-szabályozása vagy beépítési minősége nem megfelelő.

A megbízható tervezés érdekében először számítsa ki az elméleti felbontást, majd ellenőrizze a szükséges fordulatszámot, motornyomatékot, golyóscsavar pontossági fokát, előfeszítést, támasztékelrendezést és szerkezeti merevséget. A teljes tengely-nem egyetlen specifikáció- határozza meg a végső pozicionálási eredményt.

← Vissza (DLY Blog).