در صنایع امروز هزینه کل پایین تر برای صاحب کار یک مساله بسیار مهم شده است. عامل پیشرفت اتوماسیون برای توسعه سیستمهای متحرک کارآمد گزینه های بسیار مناسبی را در اختیار تولیدکنندگان قرار داده است.
در صنایع پذیرفته شده است که سرووموتورها و سروودرایوها ذاتا راندمان انرژی بالایی دارند. و بنابراین به طور منطقی از اجزای ثابت ماشینهای خط تولید هستند. با این حال، با افزایش هزینه انرژی و نگرانیهای زیست محیطی، برخی از سازندگان ماشین آلات به دنبال رهیافتهایی رفتند تا دستگاههایشان حتی بهتر و با راندمان بالاتر کار کند. تولید کنندگان با ترکیب کردن تکنولوژی پیشرفته و روشهای بهتر در شرکت خود می توانند به این اهداف دست یافته و در هزینه خود صرفه جویی کرده و عملکرد ماشین آلات با افزایش راندمان در محرکه ها بهبود دهند.
طراحی مکاترونیک
جهت انجام کنترل حرکت، در حال حاضر سازندگان می توانند با روشهای علمی (مدل کردن مجازی) یک طراحی مکاترونیک بهینه شده انجام دهند. شبیه سازی، راندمان هر دو طرح موجود و ایده جدید را به طراح می دهد و طراح می تواند پیشنهادها را بررسی کرده و بهترین طرح و پیشنهاد را انتخاب کند. این کار غالبا باعث کوچکتر شدن الکتروموتورها، موتورهای القایی و درایو آنها می شود. البته ساخت یک نمونه اولیه از طراحی و تست آن همین هدف را تامین می کند ولی این کار بسیار پرهزینه و زمان گیر است. نرم افزار تحلیل گر حرکت از شرکت Rockwell Automation به سازندگان ماشین الات کمک می کند مزایای طراحی مکاترونیک را با تحلیل راحتتر و سریعتر بهینه کرده، شبیه سازی کنند و سیستمهای کنترل حرکت بهینه را انتخاب کنند. نرم افزار به طراح این امکان را می دهد که سیستمهای مکاترونیک را در محیط مجازی مدل کرده و مصرف انرژی و هزینه ها را پیش بینی کند. یک ابزار پیش ساخته در نرم افزار نشان می دهد که هر کدام از اجزا چقدر انرژی مصرف می کند.
برای مثال، اگر عمل انتقال، بیش از اندازه انرژی مصرف می کند. مهندسین می توانند جایگزینهای مکانیکی مختلف را به وسیله ابزارهای نرم افزار با هم مقایسه کرده و یک طرح بهینه را انتخاب کنند. از کتابخانه های قرار داده شده در نرم افزار، مهندسین می توانند موتورها و درایوهای مختلف و سیلندرهای برقی و قطعات دیگر را به صورت مراحل خطی پشت سر هم قرار داده و یک نمونه اولیه از طرح مورد نظر درست کنند. این مدل یک محیط سریع برای طراحی تکرارپذیر ایجاد م یکند که بوسیله آن می توان دریافت که تغییر مکانیزمها چگونه بر عملکرد کل ماشین تاثیر میگذارد و مصرف انرژی چگونه تغییر می کند.
تکنولوژی سروو
تکنولوژیهای سروو به صورت فزایندهای در بسیاری از صنایع رواج یافته اند. بنابراین تولید کنندگان شروع به استفاده از محرک ماشین خطی همراه با سیلندرهای الکتریکی کنترل شده با سرووها کرده اند. این رهیافت جدید خیلی اوقات با تکنولوژی انتقال توان بوسیله سیال (هیدرولیک و پنیوماتیک) جایگزین شده است تا انعطاف پذیری و راندمان ماشین بیشتر شود. سیلندرهای الکتریکی محرک میله های خطی هستند که با یک ترکیب کارآمد از ساچمه های دقیق یا پیچ های غلطکی مکانیکی (roller screw mechanics) و تطیبق دهنده سرووسیستم های الکتریکی به کار گرفته می شوند. آنها کورس حرکت طولی از چند میلیمتر تا چند متر را برای کنترل نیرو و موقعیت، با تکرار پذیری بسیار زیاد و تنظیم از چند محل، تامین می کنند. کل پروسه حرکت کمتر از یک ثانیه طول می کشد و در هر جا نیروی پیوسته ۵۰ تا ۲۵۰۰ پوند ایجاد می کنند. سیلندرهای الکتریکی بسیار کم صدا بوده و راندمان انرژی بالایی دارند. در مقابل، سیستمهای انتقال توان با سیال مشکل نشت کردن دارند. که در سیستم های محرک پنیوماتیکی، باعث کاهش راندمان می شود در سیستم های هیدرولیکی علاوه بر آن، محیط کار را نیز آلوده می کند. و در نهایت هر دو گران و پرهزینه هستند.
محرک مستقیم (Direct driving)
استفاده از تکنولوژی محرک مستقیم (direct-drive) نیز میتواند پایداری سیستم حرکت را بهبود ببخشد. جایگزینی دیگر مکانیزمهای انتقال نیرو با موتورهای محرک مستقیم راندمان عملکرد را به طور متوسط از ۶۰ به ۹۰ درصد افزایش میدهد. و میتواند باعث فایق آمدن بر موانعی گردد که در طراحیهای سنتی مکانیکی وجود دارد. گرچه جعبه دنده ها، انتقال دهنده ها و محرکهای تسمه ای احتمالا سرمایه اولیه کمتری نیاز دارند اما در هنگام حرکت واکنش ضربه ای و امکان شل شدن دارند و در ضمن نوعا ۳۰ % و بیشتر تلفات دارند. تکنولوژی محرک مستقیم عملا این تلفات حرارتی، اصطکاکی و نویزی را حذف میکند و اجازه می دهد که از موتور و درایو کوچکتر که جریان کمتری میکشد استفاده شود. علاوه بر این، موتورهای محرک مستقیم برای بار مفید نصب میشوند که در این حالت جعبه دنده حذف گردیده و پس زدن موتور الکتریکی و وارفتگی و شل شدگی کاهش مییابد و کنترل کل مجموعه بهبود می یابد. تکنولوژی محرک مستقیم را می توان با تحلیل مکاترونیک جفت کرد و محور طولی، تسمه تنظیم و بقیه اجزای انتقال توان مکانیکی را حذف کرد. به طور مثال در یک کاربرد خاص دیده شد که با تعویض محور شفت با تعدادی سرووموتور مجزا که به صورت الکترونیکی با هم کوپل شده اند تلفات ۲۰%کاهش یافت. تلرانسها کاهش یافت و خطای انباشته، مستهلک شدن دستگاه و تعمیرات و نگهداری آن کمتر شد.
By: Motion System Design – www.machinedesign.com
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
در صورتیکه به مباحث مربوط به صرفه جویی انرژی در محرکه ها علاقه مند هستید پیشنهاد موتور درایو مطالعه مقالات زیر است.
1- معایب انتخاب موتور بزرگتر از سایز
2- راهکارهای صرفه جویی انرژی در سیستمهای هوای فشرده
3- صرفه جویی انرژی برق در منزل
4- رهیافتهای جدید افزایش راندمان در محرکه ها
6- راهکارهای صرفه جویی انرژی در سیستمهای پمپ
نظر خود را ثبت نمایید