Robsy mozgás kinematikai függvények.

A gyakorlatban azonban a motorok állandósult állapotban sem forognak egyenletesen, mindig kimérhető rajtuk valamekkora mértékű pulzálás, időbeli lüktetés. Minél kisebbek ezek, annál inkább nevezhető egy hajtás jó minőségűnek. Ezen változások valóságos, gyakorlati mértéke step/dir rendszerű hajtásoknál is különösen fontos, ebben nyújt nagy segítséget a Robsy mozgás kinematikai mérőrendszer. Hiszen a CNC technikában a végcél az, hogy a vezérlés által generált elméleti szerszám pályát a valóságban minél kisebb úthibával kövesse a szerszám, így lesz pontos méretű és szép felületű a megmunkált munkadarab.


1. Mozgás pozíció pontok kimérése step/dir jelekre.

Amikor kiküldünk egy step jeleket, nagyon fontos tudnunk, hogy valósítja meg az újabb és újabb szög/lineár pozíciópontokat egy adott felbontásra (pl. 1/2, 1/4, 1/8, 1/16,... microstep) beállított motorhajtás. Az alábbi mérési eredményeken, diagrammokon jól megfigyelhető egy oda-visszamozgás kapcsán, hogy a léptetőmotorok csillapodó lengésekkel állnak be jelentős pozíció túllendüléssel és nagy gyorsulással. A kék színű lineáris görbék az egyes pozíciók közti elméleti út pályát jelölik ki, ehhez képest érdemes a valóságos görbe (sárga) pozíciókat megfigyelni az idő függvényében. A Robsy pozíció mérőrendszer a hajtás 1 step-re vonatkozó időállandóját is kiméri, jobb minőségű hajtásoknál ez maximum 0.5 - 2 ms lehet.

Léptetőmotor 4 lépéses pozíció mérési teszt.

Ha pedig egy teljes periódust (két szomszédos póluspár közötti oda-vissza szakaszt) vizsgálunk, akkor a linaritási hibákról kapunk egy térképet. Minél magasabb minőségú egy hajtás, annál kisebbek a beállási hibák (piros távolságok a Robsy mérési diagrammokon), és nincs köztük kiugróan eltérő. Ha a karika zöld színű a mérési ábrán, ott nulla a pozíció beállási hiba.

Léptetőmotor 32 lépéses pozíció mérési teszt.

A DC, BLDC, AC szervók a léptető motorokhoz képest lassabban reagálnak egy lépésre, viszont helyes PID szabályzóköri beállítással asziptotikusan, túllendülés nélkül áll be egy újabb pozícióba a motortengely.

Szervomotor 32 lépéses pozíció mérési teszt.

Az alábbi mérési ábra kapcsán azt is megállapíthatjuk, hogy szervo szabályzókörös hajtásoknál egy alapbeállítás nem biztos, hogy kielégítő pozicionálást fog eredményezni egy léptetőmotorral szemben. Ugyanis nagyobb step jel frekvenciáknál a lengésmentes PID beállításokhoz nagyobb eredő időállandó tartozik, így jelentős pozíció lemaradásba/túllendülésbe is kerülhet a hajtás. Látható, és tanulságos, hogy milyen nagy hibákkal teljesít ennél a mérésnél a szervohajtás.

Szervomotor 32 lépéses pozíció mérési teszt 1 kHz step jel esetén.

A következő mérésen jól megfigyelhető, hogy amikor a step frekvencia rezonancia fordulatszámot eredményez, akkor mennyire ingadozó, lüktető a motor tengely szögelfordulása, ami jelentős beállási hibákat eredményez. Ezt a tartományt a CNC alkalmazások során javasolt elkerülni, hiszen ezek a pozícióhibák egyben a megmunkálás pontatlanságait, és a durva felületi érdességet is jelentik a munkadarab felületén.

Léptetőmotor rezonanciát bemutató 32 lépéses pozíció mérési teszt.

2. Mozgás pozíció, sebesség, gyorsulás adatok mérése.

Amikor egy léptetőmotor tengely nulla sebességről felgyorsul egy maximális sebeségre, bizonyos sebesség tartományokban a rezonancia frekvencia hatásként sajnos erős ingadozás jellemezheti az átlagos motorhajtásokat. Ezért arra kell törekednünk, hogy olyan motorhajtást használjunk, ami a teljes sebesség tartományban de különösen az alacsonyabb +- 3 1/s motor fordulatszám tartományban +-10%-on belül ingadozzon csak. Sajnos ezt kevés léptetőmotor/hajtás párosítás tudja, de törekedni kell rá, hiszen ez alapvetően meghatározza a megmunkálás minőségét, sőt még a lépésvesztési jelenségekre is nagyhatása van ezen sebesség lüktetéseknek.
Méréskor egy olyan sebességprofilt küld ki step/dir jelekkel egy mozgás pálya generátor program, ahol a sebesség először nulláról lineárisan növekvő, majd a maximum elérése után csökkenő jellegű. Közben pedig a Robsy kinematikai mérőrendszer méri és rögzíti egy mérési adatbázisba az út, sebesség, gyorsulás értékeket a mérési időtartam alatt. Egy ilyen mérést láthatunk a következő ábrán:

Léptetőmotor kinematikai bemérése 0-2 1/s fordulatszám tartományban.

Az előző mérésnél láthatjuk, hogy az első rezonacia tartomány 0.13 1/s motor fordulatszámnál jelentkezett. Ha egy ilyen állandó fordulatszámot jelentő step jellel működtetjük ezt a léptetőmotort, láthatjuk, hogy a valóságos kinematikai mért adatok hatalmas lengéseket, ingadozásokat mutatnak. Ebből azt is láthatjuk, hogy ebben a tartományban ez a motor szinte használhatalan, és közben a CNC vezérlő előtolás (motorsebesség, fordulatszám) ablakában egy állandó érték szerepel. Nagy "megtéveszés" ez, hiszen láthatjuk, mi a valóság, és mennyire nem állandó a sebesség.

Rezonancia fordulatszámon (0.13 1/s) forgó léptetőmotor kinematikai bemérése.

A következő mérés a motorhajtás +- sebesség egységugrásokra adott válaszát mutatja be. Egy ilyen méréssel meghatározhatjuk a motorhajtásunk biztonságos start/stop step frekvencia tartományát, és következtetéseket tudunk megállapítani a motor dinamikai képességeivel (maximális gyorsulás, időállandó, ...) kapcsolatosan.

Léptetőmotor sebesség egységugrásokra adott kinematikai adatainak a bemérése.

Az alábbi ábrán egy jó minőségű léptetőmotoros golyósorsós aktuátor mérési eredményei láthatóak. Jól megfigyelhető, hogy az adott sebesség tartományban milyen minimális sebesség ingadozással működik ez a típus, hiszen mint látható benne vagyunk a +- 10%-os sávban. Ez egyben kis hullámosságú út és gyorsulás változásokat is jelent az állandósult szakaszokon.

Léptetőmotoros aktuátor kinematikai mérési eredményei.

A fenti mérésekhez, témákhoz kapcsolódóan a Robsy weboldalon még találhatók információk, mérési eredmény ismertetések. Ezek pár évvel ezelőtti fejlesztések, érdemes azokat is megnézni az alábbi linken:

Robsy motorhajtás dinamikai mérőrendszerek.

Remélem sikerült néhány hasznos és új információt átadnom a Robsy lineáris, körmozgás kinematikai mérőrendszerrel kapcsolatosan. A mérési példák, eredmények kapcsán látható, hogy milyen fontos a valóságos kinematikai jellemzőit tudni egy motorhajtásnak, hiszen ezen adatok a CNC berendezésünk egyik legfontosabb minőségi paraméterét jelentik. Érdeklődés esetén ingyenes bemutatóval, tanácsokkal, és további információkkal állok mindenki rendelkezésére.

Vissza a főoldalra

Címszó lista: Robsy lineáris, körmozgás kinematikai mérőrendszer lineáris mozgás út sebesség gyorsulás körmozgás szögelfordulás szögsebesség fordulatszám szöggyorsulás motor villamos és elektromechanikia időállandó tehetetlenségi nyomaték Robsy linear or circular movement kinematics measurement system servomotor electromechanical time constance egységugrás teszt