Softwarematige keuze van D.C. servomotoren

(1)

Softwarematige keuze van D.C. servomotoren

Citation for published version (APA):

Schreuder, J. C., & Segers, H. W. (1985). Softwarematige keuze van D.C. servomotoren. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Vakgroep Produktietechnologie : WPB; Vol. WPB0193). Technische Hogeschool

Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1985

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at:

openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

(2)

Softwarematige keuze van D.C. servomotoren

SI)FnJARnlATIGE KEUZE VAN D.C. SERVOf10TOREN. Auteurs: J C Schreuder H t~ Segers ~JPB - 0-193 1 r I i W'35 -. 26 (8S -- '18 jun i '.35.

(3)

Softwarematige keuze van D.C. servomotoren 1 N H 0 U D SOP G A V E ========================= VOORl·IOORD SA~1ENVATT ING SU~1~lAR'( Hoofdstuk 1 De opdracht Het versLag 3.1 3.2 3.3 3.4

Beperkingen aan het selectieproces R;chtLijnen '1001" het selectieproces

Programmel~en van het select; eproces Voorbeeld van het selectieproces

4.1 4.2 4.3

De uitgangspunten

Het besturende gedeelte Het uitvoerende gedeelte

Hoofdstuk 5 ~Qtl~b~§i~§

GERAADPLEEGDE LITERATUUR

BijLage O. '1 Stroomschema's selectieproces

ed

jlage 0.2 Li jst met gebruikte variabeLen Bijlage 0.3 Lijst met geb'('ulkte formules Bijlage 0.4 Opbouw van het pakket DC-SERVO BijLage 0.5 Engelse terminologie

2 pagina 5 6 7 8 8 9 10 13 13 "14 '17 22 22 23 24 25 27 30 35 37 40 42

(4)

Softwarematige keuze van D.C. servomotoren I N H 0 U 0 SOP G A V E BijLagen 1, 2 en 3. ========================= Bi jlage -1 L t "1.2 '1.2.1 "1.2.2 "1.3 "1.3.-1 "1.3.2 1.4 "1.5 "1.5.-1 1.5.2 -1.5.3 L5.4 InLeiding GY-ondbeginseLen

Het ontstaan van de spanning Het ontstaan van het koppel Evenwicht

Het elektrisch evenwicht Het mechanisch evenwicht Een'- en vi erkwadrantenbedri j f Verliezen Koperverliezen IJzerverLiezen WrijvingsverLiezen BorsteLcontactverLiezen

BijLage 1.1 : Lijst van gebruikte symbolen

2.t Inleiding

2.2 Motoren met een permanente magneet 2.2.t Motoren met een ijzerLoze rotor

2.2.1.1 Schijfankermotor

2.2.1.2 Cylinderankermotor

2.3 Motoren met een weekijzeren kern

2.4 Borstelloze motoren

BijLage "< _{tlQQb6~QBtl!tl§_~~tl_tl~~tl~tl!§tlbtl} ""

3. -1 InLeiding

3 .... .L Reduceren van massa's en veerstijfheden 3.2.1 Reduceren van massa's

3.2.2 Reduceren van massatraagheidsmomenten 3.2.3 Reduceren van veerstijfheden (trek/druk) 3.2.4 Reduceren van veerstijfheden (torsie)

3.3 Bepaling van de veerstijfheid van een hefboom 3.4. -1 Overzicht massatraagheidsmomenten en

transformatieregels

3.4.2 Overzicht transformatieregeLs vervangende massa's, krachten en veren

3.4.3 Overzicht van het reduceren van eLemenhn

3.5 Voorbeeld

3.6 Gebruikte symboLen en dimensies

3 pagina -100 tOO 100 -100 -102 "l06 106 -107 -109 "1'12 113 H4 1-14 H5 -1-16 200 200 201 202 203 203 203 204 300 300 30t 30-1 302 305 306 306 308 309 3-10 313 314

(5)

Softwarematige keuze van D.C. servomotoren I N H 0 U 0 SOP G A V E BijLage 4. ========================= Bi jlage 4 4. '1 4.2 4.3 4.4 4.4. '1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.4.8 4.4.9 4.5 4.6 BijLage Bi jlage Bijlage Bijlage 8i j Lage BijLage BijLage InLeiding

Hoe kan men het pakket DC-SERVO bere~ken ? Hoe werkt het pakket DC-SERVO?

!-let hoofdmenu HELP EI8ENPAt~I\ET _INVOER VERANDER_EISENPAKt,ET _INVOER INFORI'1AT IE_EISENPA},KET MOTORGEGEVENS SELECTIE_MOTOREN LEVERANCIERS8ESTAND TEI,ENEN QUIT

Hoe kart men het pakket DC--SERVO yepanderen ? Hoe compileert men het pakket DC-SERVO? 4. '1 Abbrev iat ; on; He

4 ....

.

_..:. _{Listing van DCPOOL} Listing van DeSERVO 4.3 Listing van DCS. COl'll

Listing van DCS.PH Listing van DCI.PH 4.4 Li jst met elsen

4.5 Lijst met motorgegevens 4.6 Lijst met resultaten 4.7 Het complete menu

4 -pagina 400 400 403 404 405 405 405 406 406 407 407 408 408 4'10 411 4-12 4-13 4"14 4-15 4H, 4"17 41B 4-19

(6)

Softwarematige keuze van D.C. servomotoren

Y22B!:l22B.Q

Dankzij de behulpzaamheid van on2e begeleiders en de vele medewerkers van de T.H. Eindhoven, hebben wij onze opdracht kunnen vervullen. Wij z1jn aan hen allen dank verschuldigd. Hat gaat te ve~ om een ieder met naam en toenaam te bedanken, echter onderstaande personen verdienen een extra woord van dank:

Dhr. G Theuws -- beheepder van het laboratorium ~'J-hal 0.3751. Hij heef~ ons dagelijks met woord en daad bijgestaan in de afgelopen drie maanden. Dhr. e Heuvelman - begeleider van de opdracht van de kant van de

afdeLing WPB van de T.H.Eindhoven.

Dhr. J L·Jouterse - begeleider van de opdracht van de kant van de afdeL ing Et1V van de T .H.Eindhoven.

Dhr. G Peters - begele;der van de opdracht van de kant van de afdeLing W van de HTS-Venlo.

Ohr. STan - begeleider van de opdracht van de kant van de afdeLing E van de UTS·-VenLo.

Ohr. H van de Ven - gekommiteerde van de afstudeeropdracht. Ohr. W de Peuter - van het eFT Philips, die onS te woot~d heeft

willen staan. Dhr.

E

Dukul - systeembeheerder.

Heren vriendelijk bedankt voor uw hulpvaardigheid gedurende de laatste drie maanden,

Hubert Segers

&

Jorrit Schreuder juni 1985.

(7)

In het Kader van onze afstudeeropdracht hebben we ons toegelegd op de problematiek van de keuze van een D.C. servomotor.

De servomotor wordt toegepast in een mechanisme, dat men een bepaalde van te voren vastgelegde beweglng wil laten uitvoeren.

Als men de gegevens van het bewegingsplan en de belasting kent, dan kan men daaruit samen met de motorgegevens aen aantal resultaten berekenen. Deze resultaten kan men vergelijken met het gewenste bewegingsplan enlof de overige motorgegevens.

Ook kan men eisen aan de motor zelf stellen, de zgn. motorspecifi-eaties, deze kunnen direkt met de motorgegevens van aen te kiezen motortype vergeleken worden.

Afgezlen van het feit of het motortype voldoet aan alle technische eisen is het nag maar de vraag of de keuze op economische gronden haalbaar is. Het is van be lang dat de eeonomisehe aspecten van de keuze van een servomotor tijdens het ontwerpproces eenduidig worden vastgelegd, na overleg met de andere disciplines.

Hat ontwarpprocas van een mechanisme is aen iteratief proces, waar veel disciplines bij betrokken zijn, het seleettepreces voer de motor is hier slechts een klein onderdeel van. Voer de cemmunicatie tussen de diverse disciplines verdient grafisehe weergave de voorkeur, in een koppel/toeren grafiek kan veel informatie over de motor worden welrglgeven.

Om de constructeur bij het selectieproces te ondersteunen hebben we een computerprogramma gesehreven onder de naam DC-SERVO. Uitgaande van een aantaL beperkingen hebben we het selectieproces opgesteld en

ingebed in len raamwerk dat de in- en uitvoer regelt. Het programma is zodanig geschreven dat het eenvoudig is uit te braiden, hiertoe is ook de nodige informat;. In het programma opgenomen, zodat een iedar binnen redelijke tijd de gevolgde gedachtengang kan achterhaLen. Het programma op zlch is dan ook als verslag te zien.

Het pakket DC-SERVO is gebruiksvriendelijk en voor zover bekend "fool-proof", het is een hulpmiddel bij de keuze van len D.C. servo-motor. Voor een doeLtreffend gebruik van het pakket is enige kennis en Kunde op het gebled van construeren van mechanismen, het voor-spellen van dynamisch gedrag en gelijkstroommotoren verelst.

De beslissing over het al dan niet toepasbaar zijn van het gekazen motortype zal door de constructeur zelf genomen moeten worden. Het programma rekent en vergelijkt sleehts, de interpretatie van deze resultaten komt voor rekening van de construeteur.

Het pakket DC-SERVO en de aanwezige informatie bleden een goede mogelijkheid tot vervolg, bijvoorbeeld in de vorm van een stage-of afstudeeropdracht.

(8)

In connexion with our graduation, we have occupied ourselves with the problems involved with the choice of a D.C. servomotor.

A D.C. servomotor is used in a mechanism, for the purpose of moving it according to a certain preliminary recorded plan.

Once the data of the veLocity profile and the data of the load are given, results may be obtained from calculations on these data and the data of the chosen motortype. Afterwards these results may be compared with the wanted velocity profile and/or the remaining data of the motor.

One can also make demands on the motor itself, these demands are referred to as motorspecifications and can be directly compared with the data of any eligible motortype.

Apart from the fact that a motortype may comply to alL the technicaL demands, it remains to be seen if the choice can also be justified on economical grounds. It is very important that the economical aspects, invoLved with the choice of a servomotor, are unanimously recorded, after consulting all sections concerned.

The process of designing a mechanism is a proces of try and error, which involves a lot of sections, the process of selecting a motor is onLy a smaLL part of that proces. Grafical display is highly

recommended for communication purposes between the various sections, a torque/speed diagram can contain a lot of information on a motor. A computer program has been written to assist the designer in the process of selecting a D.C. servomotor. This program is called

D.C. SERVO. We embedded the process of seLection in a f~ame that runs the input and output, obeying a few limitations. The program has been written in such a way, that it can be easily altered or extended. A lot of information is put into the program, to ensure that anyone can retrief the line of though within reasonable time. Therefore the program can be seen as a report in itself.

DC-SERVO is easy to use and fool-proof, as far as we know. It is an aid for the choise of a D.C. servomotor. For efficient use of this program some knowledge of constructing mechanisms, prognosis on dynamic behaviour and D.C. motors is requil~ed.

The final decision on the suitability of the chosen motortype must be made by the designer himself. The pl'ogram only provides in calculation and comparison, the interpretation of the results remains with the designer.

The program DC-SERVO and present information offer good possibiLities for any form of continuation, for either training or graduation

purposes.

(9)

Hoofdstuk. "1

De afstudeeropdracht is omschreven in de volgende punten: - het onderzoek naar specificatias van aan mechanisme m.b.t.

selectie D.C. motoren.

- hat opsteLlen van een CAD-programma t.b.v. de selectie van D.C. servomotoren.

- het opsteLLen van een documentatiesysteem en het karakteriseren van de belangrijke gegevens.

Aan de afstudeeropdracht werden de volgende eisen gesteld: - het programma moet uitbreidbaar zijn.

- de database met de motorgegevens moet uitbreidbaar zijn.

- het programma dient van goede documentatie te zijn voor!ien en dient een handleiding te hebben voor het programmagebruik. Als voornaamste doel is gesteld aen goed gedocumenteerd en gebruikersvriendelijk programma te schrijven dat werkt. Hierbij geldt het motto; liever een kLein programma (qua

mogelijkheden) dat werkt en waar op werder geborduurd kan worden, dan een groot programma dat niet werkt en/of slecht gedocumenteerd

is.

De praktijk leart dat veel programma's voor een buitenstaander moeilijk te doorgronden zijn, zelfs niet na enkele dagen/weken bestuderen. De opzet van DC-SERVO.FTN is zo gekozen dat het gestructureerd en dus overzichtelijk is, ook al wordt het programma op papier erg Lang (er is veel commentaar in het programma zelf opgenomen).

Het voordeel van opnemen van commentaar in het programma zeU is dat het niet wegraakt, zoals wel vaak bij losse handleidingen het geval is.

Het onderzoek naar de specificaties heeft geresuLteerd in een vragenlijst t.b.v. de invoer van het eisenpakket en de motor-gegevens in het programma.

Oaarnaast is een korte studie verricht naar de werking van de D.C. motor, en de diverse typen D.C. servomotoren, hiervan is verslag gedaan in de bijlagen 1 en 2.

Als ander doel is gesteld het opzetten van een documentatiesysteem t.a.v. D.C. servomotoren en de leveranciers ervan. Het is een

onde~steuning van het eerst genoemde doel aangezien het hier documentatie betreft. De opgenomen documentatie is ook via het programma oproepbaar.

(10)

De realisatie van de doelstellingen is in dit versLag toegelicht.

De tastbare fetten liggen opgesLagen in het pakket DC-SERVO en het

documentatiesysteem in de W-haL (0.37 a).

Het is aan u als gebruiker van het pakket DC-SERVO am te oordelen in hoevere deze doelstellingen hun vruchten hebben afgeworpen.

Aangezien de problematiek rond de keuze van een D.C. servomotor veeL-omvattend is, gaat het te ver om alLe punten in detail te behandelen. In dit versLag wordt deze problematiek in grote lijnen uit de doeken gedaan, de punten die in het programmapakket DC-SERVO een rol

spelen zullen nader worden toegelicht. Er wordt nader ingegaan op: - het ontwerpen van een mechanisme, met name op de aspecten die

daarbij een rol spelen.

het selectieproces, waarbij de beperkingen en richtlijnen, die Zljn aangenomen, worden opgesomd, tevens wordt de gevolgde gedachtengang toegelicht.

- de opbouw van het computerprogramma, waarbij de grove structuur wordt toegeLicht, ook worden de gevolgde uitgangspunten uiteen-gezet.

- de mogelijke verbeteringen en uitbreidingen t.a.v. het computer-programma, deze worden afgezet tegen de tot dusver gereaLiseerde mogelijkheden.

In de literatuurLijst zijn bronnen van verschiLLende aard apgenomen, die elk een specifiek deel van de betrokken technische wetenschap belichten.

In de bijLagen zijn orienterende verhandelingen opgenomen over: - het principe van de geLijkstroommotor

- overzicht van D.C. servomotoren - modeLvorming van mechanismen

Tevens is als bijlage opgenomen de handLeiding voar het DC-SERVO pakket, een computerprogramma dat de constructeur van dienst kan zijn bij de keuze van een D.C. servomotor, deze is ook Los van het versLag te gebruiken.

Deze bijlagen zijn zodanig genummerd, dat elke bijlage op een nieuw

honderdtal, overeenkomend met het bijlagenummer, begint.

(11)

Softwa1"ematige keuze van D.C. servomotoren

Hoofdstuk 2

Het ontwerpen van een mechanisme en het zoeken naar een bijpassende D.C. sel'vomotol' is een ite1"atief proces, waarbij motol'en up ve1"-schilLende aspecten bekeken worden t.a.v. hun toepasbaarheid binnen het mec:hanisme.

Een servomechanisme is een mechanisme dat een van tevoren vastgestelde beweging uitvoert. Blj dele beweging kan men denken aan het verplaatsen van een Last van punt A naar punt B, volgens een bepaald sneLheids-profieL. Het is eehter de motor die net mechanisme aandrijft, dien ten gevolge kan de beweging gereduc:eerd worden naar de motoras, evenals het bijbehorend snelheidsprofiel.

Bij de keuze van de motor gaat net er dan ook om wat de motor aan de as Levert.

Ze

kunnen aan een aantal grootheden van de motor enkele eisen gesteld worden:

Snelheid

Koppel

Massa

- veeL mogeLijkneden t.a.v. snelneidveranderingen, zowel positief al negatief.

- een groat en goed regeLbaar toerentalbereik, zowel positief als negatief.

- positionering bij snelheid nul. - groat aanloopkoppel.

- hoog maximaal koppel bij lage sneLheid. - goed regelbaar koppel.

- lineairiteit van het koppel-snelheidsdiagram, de motor moet zowel energie kunnen leveren als opnemen.

- lage massa, bij montage op het bewegende deel van een mechanisme.

- de motor moet axiale en/of radiale krachten hunnen opnemen dit kan per toepassing versc:hilLen.

Tijdconstante - lage mechanisc:he tijdc:onstante, d.w.z. het toerental moet snel kunnen veranderen.

Levensduur

- hoge thel"mische tijdconstante.

- Lange Levensduur en hoge betrouwbaarheid, mogelijk tot minimaaL 18 bedrijfsuren per dag.

Daarnaast kunnen een aantal andere eigenschappen een rol spalen, zaaLs: - inbouwmaten

- borsteLloos (vonkvrij, en dus explosie-veiLig) - keeling; al dan niet geforceerd.

De hierboven genoemde eigenschappen Z1Jn loutel~ van technische aard, daarnaast krijgt men te maken met de aspecten van economische aard, zoals daar zijn:

- PI" i js - levertijd

- ervaringen met de leveranc:ier of fabrikant - merk(en) van reeds in gebruik zijnde motor(en) - garantiebepalingen.

(12)

Softwal"ematige keuze van D.C. sel~vomotoren

Vaak blijken de economische aspecten van doorslaggevend belang te zlJn bij de keuze lIan de motor. In het ontwerpproces zal dan ook aan deze aspecten de nodige aandacht gegeven moeten worden, om onnodig rekenwerk te voorkomen. Een probleem hierbij is dat de ecanomische aspecten door een ieder weer anders bekeken worden. Het is daarom van be lang dat deze aspecten, in overleg met de diverse disciplines, tijdens het ontwerpen eenduidig worden vastgelegd,

Met name veranderingen in de overbrenging tussen de motor en het

mechanisme, hebben verstrekkende gevolgen voor de toepasbaarheid van de motor. Een motor die in eerste instantie niet blijkt te valdoen, kan misschien toch toegepast worden na een aanpassing van het mechanisme. Mede hierdoor wordt het doorslaggevend beLang van de economische aspecten bij de keuze van de motor benadrukt, men dient de kosten van eventueLe veranderingen af te wagen tegen de extra kasten van een andere motor.

Bij de toepassing van een D.C.-servomotor heeft men te maken met in principe vier beperkingen, deze zijn:

1

-2

-J

-4

.-maximaaL toerentaL

opgelegd door de barstels of de lagers. maximaal koppeL

opgelegd door o.a. de maximale stroom, i.v.m. demagnetisatie maximaal uitgangsvermogen

opgeLegd door de commutatiegrens, de zgn. "recommended commutation limit",

Maximale doorslagspanning

opgeLegd door de motor, doorsLag tussen de lamellen, of door de

vel~stel"'kel~uni t.

Vuistregel t.a.v. de motor: 15 volt per lamel.

Daarnaast zijn er nog thermische begrenzingen, deze zijn afhankelijk van continu of discontinu bedrijf van de motor.

Bij de keuze van een D.C. servomotor dienen deze grenzen zonder meer gerespecteerd te worden.

Het aardige van deze begrenzingen is dat ze zich grafisch Laten weergeven in een koppeL/toeren grafiek. Samen met het werkpunt van de motor,

ontstaat een duidelijk plaatje waarin op eenvoudige wijze grafisch is weer te gaven, wat met woorden nauwelijks te beschrijven is. Een grafische presentatie is daarom een uitstekend communicatiemiddel in ovel'leg

tussen verschillende technische disciplines.

Afgaande op het bovenstaande is misschien al duidelijk geworden dat de keuze van een geschikte servomotor meer voeten in de aarde heeft, dan dat dit op het eerste gez;cht doet vermoeden. Vandaar dat er een computerprogramma is geschreven, dat vervat is in aen pakkat onder de naam DC-SERVO.

(13)

Het pakket DC-SERVO is een hulpmiddeL, een gereedschap voor de constructeur, een gebruikersvriendelijk gereedschap.

Het programma is een ondersteuning bij de keuze van een D.C. servo-motor, het programma rekent, de constructeur evalueert en beslist. Zaals bij elk gereedschap is voar een doeltreffend gebruik enige vakkennis onontbeerlijk. Voor een doeltl~effend gebruik van dit pakket is dan ook enige kennis en kunde op het gebied van constru-eren van mechanismen, voorspelLen van dynamisch gedrag en geLijk-stroommotoren vereist.

De besLissing over het aL dan niet toepasbaar zljn van het gekozen motortype zal door de constructeur zeLf genomen moeten worden. Het programma rekent en vergelijkt slechts, de interpretatie van deze resultaten komt voor rekening van de constructeur.

In de voLgende hoofdstukken wordt nader ingegaan op dit pakket en de gevoLgde methoden.

(14)

Hoofdstuk J

Het zou ondoenlijk zijn am alle wensen ineens in een computerprogramma te verwezenlijken, afgezien van de taegemeten tijd rijst de vraag of dit inderdaad 10 nuttig IOU zijn. Het is ten ene maLe onmogelijk om aan

een ieders wensen en/of elsen tegemoet te kamen, het programma zou dan te groot, te ingewikkeLd en dus te log en te onderhoudsgevoelig worden. In de eerste opzet is dan ook gekozen voar een relatief kLein (qua mogeLijkheden) programma dat werkt en wat de mogelijkhefd biedt am er op door te borduren. Vanuit deze opzet en mede op grond van de

opdrachtomschrijving, zijn dan ook een aantal beperkingen en richt-Lijnen ten aanz;en van het seLectieproces vastgelegd.

Om de probLeemsteLling tets te vereenvoudigen worden een aantal beperkingen ingevoerd. Er wordt uitgegaan van:

- geLijkstroommotoren.

- een ideale regelkring. - lineaire versneLlingen.

- selectie op grand van de technische aspecten,

hierbij pretenderen we zeker niet am volLedig te zijn.

Onder een ideale regelkring verstaan we die regeLkring, die de eigenschappen van de motor niet beinvLoedt en die oak zeLf niet door de eigenschappen van de motor wordt beinvLoed.

Om de probLeemsteLling tets te vereenvoudigen, worden een aantal richtlijnen aangegeven. Er wordt uitgegaan van:

- ien ingevoerd snelheidsprofieL en het bijbehorende belastingsgevaL, en selectie op grond van de hieruit volgende motorspecificaties. - enkele motoren in de database.

- grafische weergave van de berekeningsresultaten.

(15)

Softwarematige keuze van D.C. servomotoren

Om tot het dael van de opdracht te komen, het schrijven van een computerprogramma voar de keuze van een D.C. servomotor, zijn een aantal stroomschema's opgesteLd, die in grote lijnen de opzet van het programma weergeven. De hierna besproken stroomschema's zijn te vinden in bijLage 0.1.

INVOER EISENPAKKET

Ten eerste moet er een eisenpakket worden ingevoerd. Het eisenpakket valt eigenlijk uiteen in drie delen: - het snelheidsprofiel

- de belasting

- de motorspecificaties.

Het snelheidsprofiel geeft de gewenste snelheid en de bijbehorende tijden aan de as weer, die nodig zijn om het aan te drijven

mechanismede gewenste beweging op te dringen.

Bij de belasting worden de te overwinnen koppels en de aard van de beweging ingevoerd. Hierbij dient te worden opgemerkt dat vrijweL alle hier opgevraagde gegevens naar de as gereduceerd moeten zijn. Aangezien er wordt uitgegaan van een ideale regelkring, behoeven er over het regeltechnische gedeelte verder geen zorgen gemaakt te worden.

De motorspecificaties geven direkte wensen aan de motor weer, dit kan bijvoorbeeld een eis t.a.v. de massa van de motor zijn i.g.v. montage op het bewegend deel van een mechanisme.

Na de invoer moet er gecontroLeerd worden op eventueel voorkomende tegenstrijdigheden. De invoer mag ~iet eerder geaccepteerd worden, dan wanneer aLles goed is bevonden.

Een probleem bij de invoer is echter in hoeverre de constructeur alle gegevens weet t.a.v. het snelheidsprofiel enlof de motorspecificaties. Het is dus zaak om eerst na te gaan of een gegeven al dan nlet bekend

is, Ras indien een gegeven bij de constructeur bekend is kan om de waarde ervan gevraagd worden.

!MVOER MOTORGEGEVENS

De motorgegevens worden ingevoerd om te toetsen of de motor valdoet aan de gesteLde motorspecificaties en/of de motor de aan de motor gekoppelde belasting volgens het opgegeven sneLheidsprofieL aan de as kan verplaatsen.

Deze invoer kan handmatig geschieden, waartbij de waarden uit een cataLogus i ngevoerd kunnen worden, 0 fwel de motorgege'lens wOiAden

ingelezen vanuit een database.

In de database zijn de gegevens van diverse matoren ingevoerd, door een motortype te kiezen worden de bijbehorende gegevens ingelezen. Ook hier is het van belang om te weten in hoeverre alle gevraagde gegevens bekend zijn.

(16)

VERGELIJKEN

Het eenvoudigste is om motorgegevens met de apgegeven motol'-specificaties te vergelijken. Zodra er eEn motorspecificatie is opgegeven kan er, zonder dat er enige berekening aan te pas komt, direkt bij de motorgegevens van het gekozen motortype worden nagegaan of dit motortype hieraan voldoet.

Indien er geen motorspecificaties zijn opgegeven, dan zijn vrijwel aLle belastinggegevens nodig, alsmede enkele gegevens t.a.v. het snelheidsprofiel.

In combinatie met de motorgegevens van het gekozen motortype kunnen na enkele berekeningen de hieruit volgende resultaten vergeleken worden met de eisen t.a.v. het sneLheidsprofiel.

Blijkt dat het motortype niet voldoet, dan kan er direkt gestopt worden met verdere vergeLijkingen, men kan een voLgend motortype

invoeren of om nadere informatie van het motortype vragen.

ALs het motortype nog steeds voldoet kan na worden gegaan of aLles reeds berekend is, is dit het geval, dan voldoet het motortype aan het ingevoerde eisenpakket op grond van de hier vergeLeken

technische aspecten. Het is niet gezegd dat het motortype nu op alLe gronden voLdoet, er wordt geen uitspraak gedaan over de economische aspecten, daarnaast zuLLen er aLtijd een aantaL technische aspecten buiten de vergeLijkingen vaLLen, om eerder genoemde redenen.

Het is ten ene maLe onmogeLijk om aan een ieders wensen tegemoet te komen, vandaar dat men zich bij uitbreidingen van de seLectiecritel'ia terdege bewust moet zijn van het werkeLijke nut van het nieuw toe te voegen aspect.

BEREKENEN

Er kan aan twee kanten gerekend worden.

Aan de ene kant kunnen uit de ingevoerde eisen andere elsen berekend worden, die aLs zodanig meegenomen worden in het seLectieproces. Hierbij geLdt echter de voorwaarde dat een dergeLijk te berekenen eis

niet is ingevoerd, zodat de kans op overschrijven van een reeds eerdel' ingevoerde eis wordt uitgesLoten.

Aan de andere kant kunnen uit de ingevoerde eisen en de ingevoerde motorgegevens resuLtaten t.b.v. de vergeLijkingen berekend worden. Ook hier geLdt voor sommige resuLtaten de voorwaarde dat ze niet

berekend mogen worden aLs ze niet reeds aLs motorgegeven zijn i ngevoel'd.

In de handLeiding voor het pakket DC-SERVO (BijLage 4) zijn Lijsten met de eisen, de motorgegevens en de resultaten opgenomen.

Blj het berekenen wordt per eis/resultaat bekeken of het berekend is en of het berekend kan worden. Is het al berekend dan gebeurt er verder niets en wordt gekeken of er een voLgende eis/resuLtaat

berekend kan worden. Als voar de berekening van een eis/resultaat alle benodigde gegevens bekend en dus beschikbaar zijn, pas dan wordt de berekening een feit. De berekende waarde wordt aan het gegeven toe-gekend en het wordt daarna aLs bekend beschouwd. Tevens wordt via een standmelder aangegeven dat er een berekening heeft plaatsgevonden.

Deze standmeLder is er voor om na te kunnen gaan of er berekeningen zijn uitgevoerd. Zodra er niets meer berekend is in de cycLus, die aLLe vastgeLegde berekeningen doorLoopt, betekent dat, dat het sneeuw-baLeffect ten einde is. Zolang er geen veranderingen optreden kan er niets meerberekend worden.

(17)

ONTHOUDT DE ~10TOR

Indien een motortype uit de database stamt, moet worden bijgehouden dat deze voLdoet i.v.m. eventuale uitvoer van informatie achteraf.

UITVOER

Via de uitvoer is het mogelijk om diverse gegevens van het ingevoerde motortype op te vragen. Daarnaast kan bekeken worden of het eisen-pakket naar wens is en geen veranderingen behoeft. Bovendien zijn er grafische mogeLijkheden be nut om het sneLheidsprofieL enlof de

beperkingen van de gekozen motor en het werkpunt te Laten takenen.

(18)

Dit voorbeeld dient ter controle van de berekeningen die het programma uitvoert. De gegevens t.b.v. de berekening zijn wiLlekeurig gekozen, de motorgegevens zijn echter reeel.

Bij de berekeningen in dit voorbeeld wordt gebruik gemaakt van de

namen van de variabeLen, die in het programma gebruikt worden. De lijst met gebruikte variabelen, met omschrijving, kan men vinden

in bijLage 0.2.

Oe Lijst met gebruikte formules, met omschrijving, kan men vinden in bijlage 0.3.

-Ti jden

\4e wiLLen een Last in 30 ms van 0 tot OM~lE (Lineair) versnellen. Ver'lolgens dient die snelheid gedurende "100 ms vastgehouden te worden en in 30 ms weer vertraagd worden naar snelheid O. Tenslotte dient het mechanisme 50 ms in rust te blijven.

Oit resuLterd in de volgende tijden: TYDA

=

0.03 s

TYDB = O.OJ 5

TYOC = O. -10 s TYOD :: 0.05 s -Hoeken

=

581.78 rad/sec'**2

OMl·JPTB

=

2.0 * (ALFAB

* (PI/'180)

I HYDB * TYDB)

=

E -703-88 DC SERVO~10TOR _{Elektro-Craft Corp.}

AanLoopkoppel 'lId motor MA onbekend

-RemkoppeL 'lId motor MB .. onbekend

-Massatraagheid van de motor JI'1 0.00-1400 Ckg.m-H _2J Maximale toerental 'lId motor OMW_E 1200.000000 Camw/min)

Massa 'lId motor massa_M 5.000000 [kg]

Maximale koppel MMAX 14.000000 (HmJ

Ingangsvermogen PIN onbekend

-Uitgangsvermegen PUIT 440.000000 Ll-JattJ

VerL i esvel"mogen PVL onbekend

-Rotol~weerstand _RA _{2.250000 Cohm]}

Rotorinduktie LA 0.006000 CHefil"yJ

Ankel~stroom _IA _{7.450000 Camp)}

Ankerspanning UA - onbekend

--maximale streom IMAX 37.000000 Camp]

maximale spanning UMAX 60.000000 [vott]

Powey- rate PR - onbekend -.

Omgevingstemperatuur TEI'1PO onbekend

-Motortemperatuur TEMP~1 155.000000 I: Ce l c:i us]

Temperatuurstoename TEMPT onbekend

-Levensduur LEVEN onbekend

-Thermische tijdconstante TAUTH onbekend

-Mechanische tijdconstante TAUM 0.0-13:300 [sec]

Elektrische tijdconstante TAUE 0.006000 esec]

Notorconstante t40TK 0.545000 [Vsec:J

Thermische weerstand RTH "1.300000 [Celcius/~lattJ

--Vergeli jken

De vergelijking t.a.v. het maximale toerental van de motor kan nu geschieden. Gevraagd wordt OMWE

=

100 omw/min, de motor kan 1200 omw/min draaien, de motor voLdoet dus nog.

(20)

-Berekening

M.b.y. de tot nu toe bekende gegevens kunnen een aantal nog

ontbrekende gegevens berekend worden. Daarna kunnen de figuren 1a, 1b en 1c getekend worden.

De berekening gaat aLs voLgt:

JTOT ::: JM + JL

::: 0.0014 + 0.003 ::: 0.0044

Nm

MATOT ::: JTOT

*

OM~'JPTA

=

0.0044

*

581.7B ::: 2.56 NM

MBTOT

=

JTOT .IE- OMl-JPTB

::: 0.0044

* 58'1.78

::: 2.56

Nm

~lA

=

MATOT •• ML -I- ~n·1

::: 2.56 - 0.01 ... 0.001 ::: 2.55"1

Nm

ME!.

=

MBTOT ... ML .- t·1\·J

=

2.56 + 0.0'1 - O.oot ::: 2.569

Nm

IMAX ::: nlA + ~n·l) I MOTK

= (2.551 + 0.001) / 0.545 ::: 4.68

A

UMAX

=

-1.2

*'

RA

*

lA -I' t'1Cm< ·x· (Ot·1l·JE/6o)

=

'1.2

* 2.25

* 4.68

+ 0.545

*

("100/60) = -13.54 V PR ::: (MMAX

*

~1MAX) I J~l ::: (14

* 14)

1 0.0014 ::: -140000 ~J/sec 1"1 = MW 1 MOTK

=

0.00-1 1 0.545

=

0.002 A IEFF :::

TV[>A + TYDe + TYDe -I- TYDD

=

::: " 6.26'

=

2.50 A

46.96°CeLsius -Vel~gel i jken

De hier berekende resuLtaten Runnen worden vergeleken met de motor-gegevens, van het gekozen motortype, voor zover deze aanwezig zijn.

Resultaat Motorgegeven

~1A

=

2.55'1 Mm is Kleiner dan i'1I'1AX = '14 Mm motor voldoet nog. MB = 2.569 Mm is Heiner dan NMAX = '14 Mm motol~ voldoet nog. IMAX

₌

4.68 A is kLeiner dan IMAX = 37 A motor voLdoet nog. UMAX

₌

13.54 V is Kleiner dan UMAX

₌

60 V motor voLdoet nog.

TEI'1P~l

=

46.96

°c

is KLeiner dan TEr1P~1

=

'155

.,c

motor voLdoet nag. Er kan op grond van de ingevoel~de gegevens niets maer berekend worden, dit motortypa voldoet aan hat hierboven inge'loerde eisenpakket.

(22)

90ftwarematige keuze van D.C. servomotoren

[min-1]

toeren-tal

OMWE

CNmJ

1

3 koppel

I

MA

1---,

CAJ

anker-stroom

IMAX

11

3

I I • ... *' .. .. ~ • t

3 a

13

16

I I

b

13

16 -MB

I I I I I

,

I I

c

_1~

1 6

-IMAX

figuur "1 a. sneLheidsprofieL b. koppel/tijd diagram c. stroom/tijd diagram

Zl

-2

tl)d

x

10

I

[sec]

~!

-2

tlJd

x

10

I

{?e

.,.-.-..;

cJ

4.1 tu

d x1

o

-2

Ese

c]

(23)

Suftwarematige keuze van D.C. servomotoren

Hoofdstuk 4

Bij de opbouw zlJn een aantal uitgangspunten gehanteerd, om het programma zowel voor de gebruiker, als oak voor de programmeur, gebruikersvriendelijk te maken.

Mede geLet op de opdrachtomschrijving, ZlJn de volgende uitgangspunten bij de opbouw van het programma gehanteerd:

- het programma moet "fool-proof" zljn.

- het programma moet gebruikersvriendelijk zijn.

het programma moet van goede informatie voorzien zlJn. - het programma moet eenvoudig uigebreid kunnen worden.

Het programma moet fooL-prDof zljn, dat betekent dat het zodanig beveiligd moet zijn dat het bestand is tegen elke willekeurige invoer van de gebruiker. De gebruiker moet steeds up de commando's die hem vanuit het programma ter beschikking staan terug kunnen vallen. Pas aLs de gebruiker daartoe het commando geeft mag het programma beeindigd worden.

De gebruikersvriendelijkheid van het programma wordt bepaald door de mate waarin de gebruiker geinformeerd wordt. De informatie heaft betrekking op de dialoog tussen de gebruiker en de computer.

Niet alleen dienen de vragen duidelijk gesteld te worden, juist bij het optreden van een fout dient de gebruiker een adequate melding te ontvangen, waarin hij geinformeerd wordt omtrent de aard van de fout en een aanwijzing krijgt om de fout te verhelpen.

Er is van het huLpprogramma COIN gebruik gemaakt, omdat daardoor een aantal mogelijkheden ontstaan, die in grate mate bijdragen tot de gebruikersvriendelijkheid van het programma.

Deze mogelijkheden zijn de volgende:

- een menu-structuur is eenvoudig op te bouwen

de gebruiker kan informatie opvragen, bij de invoer en over het programma

- een groot aantal beveiligingen op de invoer kunnen aan COIN over-gelaten worden.

Het programma is in ruime mate van informatie voorzien, dit is

namelijk een absolute yoorwaarde voor een goede "follow-up". Het zal yoar een opvoLger veel eenvoudiger zijn om de gevolgde gedachtengang te achterhalen, een proces dat normal iter veel tijd kost.

Veelal is direkt in het pf~ogNmma infoY-matie in commentaarregels verwerkt, daarnaast is gebrulk gemaakt van verwijzingen voor steeds terugkerende informatie. De informatie waar naar verwezen wordt is genummerd opgenomen onder aan hat programma, zodat het ntet weg kan raken. Btj veelvuldig gebruik, bijvoorbeeld bij aanpassen en/of uit-bre iden, kan deze informat i evan het programma losgescheurd In/DiAden en naast de listing worden gelegd.

Er is naar gestreefd om de funktie toe te lichten van: - de besturing

- alle gebruikte va~iabeLen

- alLe gebruikte subroutines - alle gebruikte hulpprogramma's

Hierdoor is het programma te beschouwen als een deel van het verslag.

(24)

De structuur van het programma is zodanig, dat uitbreidingen vrij eenvoudig gemaakt kunnen worden. Het programma zal in eerste instantie pompeus overkomen, maar het zal bLijken dat er een Logische opbouw achter schuil gaat.

Bij een verandering en/of een uitbreiding moet men echter goed nagaan of deze op alle fronten is doorgevoerd. Bovendien moet de bijbeho~ande

informatie eveneens overal, waar nodig, worden bijgewerkt, om aan de hierboven genoemde uitgangspunten te blijven voldoen.

Het programma is opgebouwd te denken u i teen besturend raamwel"·k en daarin gehangen een uiboerend gedeelte. In het uitvoerend gedeeLte zijn ook grafische mogelijkheden opgenomen.

De structuur van het programma is terug te vinden in het

hoofd-programma, de namen van de aangel~oepen subroutines zijn samenvoegsels commando's, waarmee ze aangeroepen worden. De subroutines uit het hoofdprogramma zijn in de zelfde volgorde geplaatst, zoals ze voor-komen in de gebruikte menustructuur.

De menustructuur wordt via COIN gegenereerd en bevat de commando's die de gebruiker kan aanroepen. Door de aanroep van een commando kan men de daarbij behorende aktie laten uitvoeren. Deze aktie is vervat

in de naam van het gekozen commando.

Het besturend raamwerk kent drie kenmerken 1. invoeren van de gegevens

2. controleren van de gegevens 3. veranderen van de gegevens.

De invoer vindt interaktief plaats via een vraag en antwoord procedure. De gebruiker kan ap deze manier zijn totale eisenpakket invoeren, aLs-mede de motorgegevens van een nader te kiezen motor.

De controle op de invoer wordt voor een deel door COIN verzorgd. COIN (COmmand INterpreter) is een hulp programma dat de dialoog tussen het programma en de gebruiker vereenvoudigt. M.b.v. COIN kan nameLijk het type invoer (real, integer of boolean) en een eventuele begrenzing per vraag worden vastgeLegd.

Een ander deel van de controle wordt door het programma zelf geregeld, d.m.v. verscheidene subroutines. Deze subroutines controleren op tegen-strijdigheden in de invoer, daarnaast wordt, daar waar nodig,

gecontro-Leard of er voldaende gegevens beschikbaar zijn.

Als Laatste kan de gebruiker zelf zijn invoer controleren, door infor-matie ap te vragen. Indien de gebruiker niet tevreden is over een bepaald ingevoerd gegeven, dan kan hij dit gegeven vervoLgens ver-anderen.

Het veranderen gaat op dezelfde wlJze als de invoer, met dat verschil, dat nu sLechts een gegeven wo~dt ingevoerd of veranderd. WiL men een ander eisenpakket of een andere motor invoeren, dan kan men het beste aLles ineens invoeren, afhankelijk van het aantal veranderingen.

(25)

In het uitvoarend gedeeLte worden aisen met motorgegevens en/of resuLtaten veregeLeken. ZoLang de motor nog voldoet, worden waar mogeLijk eisen ult de eisen en resultaten ult de eisen en motor-gegevlns berekend, t.b.v. het vergelijken.

Het eindresuLtaat, het 'Hel of nlet valdoen 'Ian de motor, wordt dit'ekt na deze proeerdure bekend gemaakt.

Nadere i nformat I e kan d .m. 'I. het besturende gedeel te worden op·-gevraagd, een deeL van deze informatie kan ook grafiseh weergegeven worden, middels grafieken. Voor de graflsche weergave worden sub-routines van GINO, een tekenpakket, gebruik gemaakt.

Na het daorLopen 'Ian het uitvoerend gedeeLte valt het programma terug op het besturende gedeelte. Een probLeem hierbij is het terugschakeLen van de grafische mode naar de alfa-numerieke mode van de terminal. Deze overstap is namelijk voor ladera terminal weer anders, dit afhankelijk van het type beeLdbuis.

Het verdient aanbeveting om die terminals te gebruiken die een hard-ware-matige mogelijkheid hebben am van de grafische naar de alfa-numerieke mode over te schakelen.

In bijLage 0.4 is een averzicht gegeven van de opbouw van het pakket DC-SERVO. De betrokken onderdelen zijn kort toegeLicht en in een schema is het onderLing verband weergegeven.

Voor nadere informatie over het gebruik van het pakket wordt naar de handLeiding yoor het pakket DC-SERVO verwezen, deze is opgenomen in bijlage 4.

(26)

Hoofdstuk 5

In een beperkte tijdsduur van drie maanden is het niet mogelijk gebleken om aan alle punt en van de opdrachtomschrijving te valdoen. Voaral het opzetten van het raamwerk van het programma inclusief

beveiligingen op invoer, aLsmede het grafisch gedeelte van het programma nam veel tijd in besLag.

De volgende puntan zijn gerealiseerd:

- aanLeggen van een documentatiesysteem voor D.C. servomotoren - schrijven van een computerprogramma yoar de keuze van een

D.C. servomotor

- schrijven van een handleiding voor het computerprogramma - schrijven van een aantaL bijlagen n.a.v. korte stud;e naar de

specificaties van de D.C. servomotor.

In het computerprogramma zijn de voLgende puntan gereaLiseerd: - raamwerk dat de in- en uitvoer regelt

mogeLijkheid tot Lezen uit een leveranciersbestand

mogelijkheid tot inLezen van motorgegevens uit een database grafische magelijkheden

beveiLigingen op de invoer

apstelLen van vergelijkingsvoorwaarden verschiLLende berekeningen

controle op toepasbaarheid van een ingevoe~d motortype

Het programma kan op de volgende puntan varbeterd en/of uitgebreid worden: - invoeren van nominaLe-, maximale- en piekwaarde van bepaaLde groatheden,

de plaats voor deze aanvuLling is aL gereserveerd in de vragenLijst. - uitbreiden van de faktoren die bij de seLectie van een motor een

roL kunnen speLen (b.v. de inbouwmaten)

- berekeningen dienen uitgebreid te worden (regeltechnisch aspect van servomechanismen)

- grafisch gedeeLte uitbreiden + plotten van de grafieken

+ handmatig sehaLen van de assen

+ aantal weer te geven grafieken uitbreiden, met bijvool'beeld: • hoek/tijd diagram • versneLling/tijd diagram • sneLheid/hoek diagram • (koppeL)versneLling/hoek diagram • wrijving/hoek diagram - de database + uitbreiden + structuur verbeteren

- uitwerken van de problematiek van het werkpunt van de motor

Bij de bepaling van het werkpunt van de motor speeLt de sneLheid van de motor een rol. Bij continu bedrijf bij een constant

toerental kan men inderdaad van een werkpunt spreken, terwijl er bij discontinu bedrijf sprake is van een "werkpuntstraject". Bij het "werkpuntstraject" is de vraag waar de kritieke punten

Liggen en bij welke tijden in het sneLheidsprofieL deze optreden.

(27)

Softwarematige keuz! van D.C. servomotoren

Alhoewel het programma eigenlijk nog in de opbouwfase verkeert, kan het tach reeds gebruikt worden. De problematiek l~ond het de afwikkeling van het snelheidsprofiel is Ia goed als afgerond. Het pakket DC-SERVO is gebruiksvriendelijk en yoor zover bekend

"fool-proof», het is aen hulpmiddeL bij de keuze van aen D.C. servo-motor. Voor een dosltreffend gebruik van het pakket is enige kennis en Kunde op het gebied van construeren van mechanismen, het Yoor-spelLan van dynamisch gedrag en gelijkstroommotoren vereist.

De beslissing over het al dan niet toepasbaar zijn van het gekozen motortype zal door de constructeur zeLf genomen moeten worden. Hat programma rekent en vergelijkt slechts, de interpretatie van deze resultaten komt voor rekening van de constructeur.

De opzet van het programma is zodanig, dat uitbreidingen makkelijk ingepast kunnen worden. Het programma is van zeer goede informatie voarz;en, die de achterliggende gedachtengang verwoordt, het kan daaram aLs deel van het versLag gezien worden.

Voor het gebruik van het pakket DC-SERVO is een handLeiding

geschreven, deze is in de bijLage opgenomen, zodanig dat deze ook Los van het verslag te gebruiken is.

Het uitbreiden en pel~fectianeren zou daarom een mooie stage- of afstudeeropdracht zijn.

(28)

C 1) Electro-Craft Corporation

DC Motors Speed Controls Servo Systems An engineering handbook

Pergamon Press vijfde druk 1975 ISBN 0-08-021715-X-F

C 2J Peter Walker

Direct Current Motors

Characteristics

&

Applications Tab Books tweede druk 1979 ISE.N 0-8306-893'1'-1

C 33 Sidney A Davis

&

Byron K Ledgerwood

ELectromechanical components for servomechanisms McGraw-Hill Book Company, inc. 196'1

C 4J Ruth V Buckley

Fundamentals of Servomechanisms London Iliffe Books Ltd. 1970

ISBN 592-0'1924-1

C 5J William M Humphrey

Introduction to servomechanism system design Prentice Hall, Inc. 1973

ISBN 0-'13-"495960-4

C 6J Henry S Baeck

Practical Servomechanism Design

~1c:Graw-Hi II Book Company '1968 C 7J Richard W Miller

Servomachanisms devices

&

fundamentals Reston Publishing Company 1977

ISBN 0-87909·-760'-4 C 83 L A Stockdale Servomechanisms Pitman Paperbacks 1968 ISBN 273--40490-3 - 27

(29)

C 9J Ir J van der Kreek Gelijkstroommachines Nijgh

&

van Ditmar ISBN 90-236-0'160-2 C10J Ing J Oostenrijk Gelijkstroommachines Kluwer Schoolboeken S.V. CuLemborg 1974 ISBN 90 H 22602 X C11] S V Vonsovskii

Magnet isme volume'1 8. 2 a Halsted press book John Wiley

&

Sons New York Toronto ISBN 0-470-9"1"193-X

[12J Malcom McCaig Permanent magnets In theory and practice John Wiley

&

Sons New York Toronto ISBN 0-4 70·~99269-7

E13J B D CuLLity

Introduction to magnetic materiaLs Addison-Wesley publishing compagnie 7"1-"159665

(14J Magnetische Eigenschaften von Festkorpern meerdere schrijvers

VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie Leipzig

541 09'1 9

(30)

Softwarematige keuze van D.C. serYOmotDren

(20J

(2'lJ

Handleiding COIN Marcel Tijding

Stap - Rust Mechan~smen Ir. G S J Peters

HTS··Venlo

( 4~J)

HTS-·Yenlo

(22J Handleiding gebruik PRIME-systeem

lambert van Beukering T.H.EindhoYen

C23J FORTRAN IV

Beknopt oYerzicht v an ANSI-FORTRAN

Rekencentrum T.H.Eindhoven

(24] Het reduceren van mechanismen

(25J

(2bJ

Ir. G H Heester HTS-Yenlo

Gelijkstroommachines Ir. S STan Motoren Ir. C J HeuveLman HTS-Yenlo TH-Eindhoven C27J J Dupes

Measurement on the servo···syshms of the ASEA IR06/2 r'obot and analysis of servomotors for robots.

WPB-Report no. 0131 july '84 T.H.Eindhoven.

(31)

Bijlage 0."1

OPZET V/H PROGRAMMA

Invoer eisen pakket

Invoer

motorgegevens

vergel

ij

ken

. berekenen

-+

onthoudt

de

motor

+

uitvoer

- 30

(32)

-Softwarematige keuze van D.C. servomotoren

IN\/OER E15ENPAKKET

Invoeren v/d

waarde v/d

el5

ont

+

event

uele

controle

- 3'1

(33)

-Softwarematige keuze van D.C. seryomotoren

INVOER MOTORGEGEVEN5

Inlezen

database

kiezen

motortype

inlezen

mororgegevens

on

t houd

t

bekende

motorgegevens

+

motorgegeven

bekend

?

Invoeren

v/d

waarde v/h

motorgegeven

on

t

h au d t

d a

t

mo torgegeven

bekend

is

laatste

Invoer

?

+

eventu

e

I

e

control

e

- 32

(34)

-80ftwarematige keuze van D.C. servomotoren

VERGELIJKEN

vergelij ken

+

(35)

-80ftwarematige keuze van D.C. servomotoren

BEREKENEN

.

I

nvo ergegeven

₊

bekend?

-gegeven

+

01 berek end

7

-benodlgde

gegevens

-bekend

?

+

berekenen

~

onthoudt

wot

berekend

IS

•

If

en wat

nu

bekend

IS

on thoud t dat

er berekend

IS - 34

(36)

-Softwarematige keuze van D.C. servomotoren

Bijlage 0.2 LIJST ~lET GEBRUll<TE VARIABELEN

============================== Nr. VARIABELE OMSCHRIJVING

Staphoek

Doorloophoek bij aanlopen Ooorloophoe~ bij remmen OoorLoophaek bij OMt-JE Cyclustijd AanLooptijd EENHEID graden graden 9jftaden graden sec sec: -1 ALFAST 2 ALFAA 3 ALFAB 4 ALFAC 5 TYOTOT 6 TY[IA 7 TYOS 8 TYOC 9 TYOD Remt i jd sec

Tijd van de eenparige beweging sec 10 TYDMAX 15 BDR 16 ~1L -17 M\·J 18 JL -19 MASSAL 20 JTOT 21 MATOT 22 ~1BTOT 23 O~n·JPTA 24 Ot1t·JPTB 25 ~1A 26 MB 27 .. 1M 28 Ot'1WE 29 ~lASSA~l 30 MMAX 41 PIN 42 PUIT 43 PVL 44 RA 45 LA 46 lA 47 VA 48 IMAX 49 UMAX 50 PR 5'1 TEMPO 52 TEMPM 53 TE~lPT 54 LEVEN 60 TAUTH 6'1 TAUf1 62 TAUE 63 ~10TI\ 64 RTH Oadet i jd sec

Maximaal toelaatbare cyclustijd sec Bedrijfssituatie Gereduceerde lastkoppel Gereduceerde wrijvingskoppel Massatraagheid vld last Massa v/d last Totale massatraagheid Totale aanloopkoppeL Totale remkoppel AanLoapversneLling Remvertraging AanLoopkoppeL vld motor Remkoppel vld motor Massatraagheid vld motor Maximale toerental v/d motor Massa \lId motor

Maximale koppel Ingangsvermogen Vitgangsvermogen VermogensverLies Rotorweerstand Rotorinduktie Ankerstl~oom Ankerspanning t'laximale stroom MaximaLe spanning Power rate Omgevingstemperatuur Motortemperatuur Temperatuurstoename Levensduur Thermische tijdconstante Mechanische tijdconstante Elektrische tijdconstante ~lotol~c:onstant e Thermische weerstand .- 35 kg*m'H ₂ Nm Nm rad/sec1Ht2 rad/sec'H-2 Nill Nm kg*m**2 omw/min kg !'1m ~I ~J ~J Ohm H A V A V l·J!sec Celsius Celsius Celsius UUl~ sec sec sec Vs Cels i us/~J

(37)

Softwarematige keuze van D.C. serYomotoren

LIJST 1'1ET GEBRUIKTE VARIABELEN (alfabetisch gerangschikt) ==============================

Nr. VARIABELE Ol'lSCHRIJVING EENHElD

2 ALFAA 3 ALFAB 4 ALFAC -1 ALFAST -15 BOR 46 lA 48 lI'lAX -H~ JL 27 JM 20 JTOT 45 LA 54 LEVEN 25 !'fA 19 MASSAL 29 MASS AM 21 MATOT 26 I'IB 22 1'1£'.TOT 16 i'lL 3D t1MAX 63 ~10TK 17 MW 28 OI'1~JE 23 or·U·lPTA 24 Ol'lt·JPTB 41 PIN 50 PR 42

pun

43 PVL 44 RA 64 RTH 62 TAUE 61 TAUI'1 60 TAUTH 52 TEI'1PM 5-1 TEt1PO 53 TENPT 6 TYDA 7 TYOB B TYt)C 9 TYDO 10 TYOl'lAX 5 TYDTOT 47 UA 49 UMAX

DoorLoophoek bij aanLopen Doorloophoek bij remmen DoorLoophoek b i j O~1~JE

Staphoek

Bedrijfssituatie Ankel'stroom Maximale stroom

Massatraagheid y/d last Massatraagheid y/d motor

Totale massatraagheid Rotorinduktie

LevensduUl'

Aanloopkoppel y/d motor t'lassa y/d last

1'1assa 'lId motor Totale aanloopkoppel Remkoppel v/d motor Totale remkoppel Gereduceerde lastkoppel Maximale koppel Motorconstante Gereduceerde wrijvingskoppel l'Iaximale toerental y/d motor

Aanloopyersnelling Remye t'trag i ng Ingangsvermogen Po',.;er rate Uitgangsvermogen Vermogensverlies Rotorweerstand Thermische weerstand Elektrische tijdconstante Mechanische tijdconstante Thermische tijdconstante rlotortemperatuur OmgeYingstemperatuur Temperatuurstoename Aanlooptijd Remtijd

Tijd van de eenparige beweging Dodetijd gr'aden gl'aden graden graden A A kg*m**2 kg-x-m'H 2 kg*m-B _-2 H UU1' Mm kg kg Mm Nm Nm Nm Mm Vs Mm omwlinin rad/sec'H2 rad/sec**2 l4 ~J/sec L·J ~J Ohm Cels i us/~J sec sec sec: Celsius Celsius Celsius sec sec sec: sec Maximaal toelaatbare c:yclustijd sec

Cyclustijd sec

Ankerspanning V

Maximale spanning V

(38)

80ftwarematige keuze van D.C. servomotoren

BijLage 0.3 LIJST MET GEBRUIKTE FOR~1ULES

========:==========:=======:

Niet aLLe variabelen uit bljlage 0.2 kunnen In het programma worden berekend, enkeLe dienen uitsluitend als invoergegeven.

Het is mogelijk om bepaaLde grootheden op verschillende manieren te berekenen. De door ons gebruikte formuLes worden in het onderstaande verhaal, up nummer van de variabele, weergegeven.

ALFAST - ALFAA - ALFAC

TYDC

I

1 omrekening van omwentelingen naar graden en van minuten naar seconden.

TYDA + TYDO + TYDC + TYDD 5 TYDTOT

=

6 TYDA

=

SQRT«2.0

*

ALFAA

*

PI/i80) / OMWPTA) I

I omrekening van grad en naar radialen.

=

TYDTOT - TYDB - TYDC - TYDD

360/60)

Or1l·IPT8

23 ON1·JPTA = 2.0

_*

(AlFAA

_*

PI/-180) / <TYDA .)1- TYDM I

I

_-

omrekening van graden naar radialen.

= rlATOT I JTOT

(AlFAC/360) / I I I <TYDC/60) I I BDR=2) 8DR=3) BDR=1) BDR=2) 8DR=3)

omrekening van min naar sec.

I omrekening van graden naar omwenteLing. 29 MASSAM = invoergege'len

30 MMAX

=

invoergegeven

(40)

Softwal~ematige keuze van D.C. servomotol~en 41 PIN 42 PUlT 43 PVL 44 RA 45 LA 46 IA 47 UA 48 IMAX 49 UMAX 50 PR 51 TEMPO 52 TEMP~1 53 TEf1PT 54 L:::VEN 60 TAUTH 6'1 TAUt'1 62 TAUE 63 MOTK 64 RTH = i nvoeiAgegeven

=

N

*'

Ot1W60

,

I _ omrekening van min naar sec.

=

1.2

* RA

*

lEFF

*

lEFF I = =

=

I dit is de effektieve waarde van de

ankerstroom, lA, genomen over de cycLustijd (zie voorbeeld hoofdstuk 3).

omdat er een stroom, lA, door het anker vloeit zaL er warmte ontwikkeLd worden. Hierdoor zal de weerstand RA toenemen (Electro-Craft neemt

hiervoor een stijging van 20 invoergegeven

invoergegeven invoergegeven

IA

*

RA + MOTK

*

O~n.J/60

I

I omrekening van min naar sec. (MA + M~J) / MOTK

BijLage 0.4

Het pakket DC-SERVO is opgebouwd uit diverse onderdelen, deze worden hieronder kart toegeLicht, daarnaast is in het schema het verband tussen de diverse onderdelen weergegeven.

DC···SERVO. FTN OC-SERVO.C DC-SERVO. I DC-SERVO. DATABASE LEVERANCIERS NOTOR_LEVERANCIER LEVERANCIER_t'10TOR COIN GINO

dit is het programma van het pakket DC-SERVO, geschreven in FORTRAN. dit is het commonblok van het pakket DC-SERVO, de type decLaratie van de gLobale variabelen.

dit is de informattefiLe van het pakket DC-SERVO van waaruit COIN het programma aanstuuurt. Deze file is opgebouwd uit de volgende drie delen:

- de menu-structuur - de vragen

- de informatie bij de vragen.

bevat de motorgegevens van enkele typen motoren, die door het programma ingelezen worden als men kiest voor een niet handmatige

jnvaer.

bevat adressen van Leveranciers die DC-motoren leveren CLeesfile voor het pakket DC-SERVO).

bel/at een Lijst van DC-motoren met de Leveranciers die hen vertegenwoordigen

CleesfiLe voor het pakket DC-SERVO). bevat een Lijst van Leveranciers met de motoren die ze in hunleveringspakket

hebben <Leesf He- voor het pakket DC·-SERVO). COmmand INterpreter, hulppt'ogramma '..;aarmee de menu's, de vragen en informatie bij de vragen

gegenereerd wordt,

tekenpakket, huLpprogramma waarmee de grafische mogelijkheden gegenereerd worden.

Voor nadere informatie over het gebruik van het pakket wordt naar de handLeiding voar het pakket DC-SERVO verwezen, deze is opgenomen in bljlage 4.

(42)

Softwarematige keuze van

D.C.

servomotDren LEVCRANCIERS LE')ERANCICR_ i10iOr, 1'10TOR LEtlERANCIER

-DC-SERVO. DATABASE A ~ _~

r -

- -

-

- -

-

₁

I

.G!blQ

-J 4"1

(43)

Softwarematige kauze van D.C. servomotoren

Bijlage 0.5

Hieronder vindt u een aantal engelse termen die in het vakgebied van de D.C. servomotoren regelmatig gebezigd ';Jorden.

ac-motor (alternating current) dc-motor (direct current) air-gap ai~mature capstan cog cogged coil core d iss i pate drag dwell eddy eddy current inertia propedies rate slot squirrel cage stall wisselstroommotor gelijkstroommotor luc:htspleet anker kaapstaander tand / kam getand winding I spoeL kern verspiLlen / verkwisten / verdwijnen / dissiperen sleuren / remmen

stilstaan bij / verbLijven draaikoLk / werveLen wervelstroom massatraagheid eigenschappen verheuding gleuf / sleuf keo ialiker

vastzitten / blijven steken st i lstaand

koppel

(44)

SOFnJAREt1ATIGE .\EUZE VAN D. C. SERVOr·10TOREN. BIJLAGEN Auteurs: J C Schreuder H l·J Segers E85 - "1B juni ""85.