Eccentricità, oscillazione e in che modo può essere utile un servosistema

marzo 11, 2016, by Mahendra Kane

Per definizione, l'eccentricità è la misura di quanto un rullo si discosta dalla circolarità perfetta. In teoria, l'eccentricità dovrebbe essere pari a zero, ma in realtà non lo è mai. In pratica, nessun rullo è perfettamente circolare, perché viene prodotto utilizzando una macchina che a sua volta è soggetta ad alcuni errori di lavorazione (poiché è il prodotto di altre macchine e così via).

L'eccentricità di un rullo dà luogo a un'oscillazione quando questo viene ruotato da un motore. L'oscillazione è la deviazione angolare di un asse di rotazione su una rivoluzione.

Vediamo ora come l'eccentricità può influenzare le prestazioni della macchina.

 Eccentric Roll Load Profile

Consideriamo due rulli in contatto, in cui il diametro del primo è metà di quello del secondo.

Eccentric Rolls

Con un motore a induzione si prevede l'erogazione di una coppia fissa a una velocità fissa/costante. Ma poiché il carico varia (a causa dell'eccentricità), la coppia inizia a variare. Il risultato è una maggiore accelerazione del motore.

T = J x α (T - Coppia, α – Accelerazione angolare, J – Momento di inerzia)
Quindi, α = T/J

Quindi la variazione della coppia determina una variazione dell'accelerazione e quindi un cambiamento della velocità.
Se il motore deve erogare una coppia fissa, in seguito alla variazione di carico, il profilo della velocità sarà il seguente:

Eccentric Rolls Speed Profile

Per mantenere costante la velocità, il motore deve generare una coppia che si adatta alla variazione del carico.

Eccentric Rolls Torque Profile

Normalmente, il motore deve rispondere alle variazioni di coppia ogni 100 ms (per es. per rulli che girano a 600 giri/min). Per il motore a induzione, il tempo dell'incremento di coppia è di 350-400 ms. Quindi, nonostante il maggiore controllo dell'azionamento, un normale motore a induzione non può rispondere nei tempi richiesti. Più è elevato il numero dei rulli collegati, più è grande la variazione del carico. Nelle macchine di produzione, ci sono molti rulli che ruotano insieme a velocità elevate.

In che modo può essere utile il servosistema?

1. I sistemi convenzionali azionati da motori a induzione non sono sufficientemente dinamici per rispondere a cambiamenti così rapidi (dell'ordine di 100 ms).
2. Un servomotore sincrono a magnete permanente (per es. AKM di Kollmorgen) ha tempi di incremento di coppia pari a 80-100 ms. Pertanto la risposta è più rapida.
3. Un servoazionamento (per es. AKD di Kollmorgen) ha una durata del ciclo del controller di corrente pari a 670 ns, che è il più rapido del settore e permette al servomotore di ottenere la risposta desiderata.

 

Eccentric Rolls Servo Response

Per rispondere alle esigenze di coppia variabili dovute all'eccentricità dei sistemi meccanici, i sistemi servoassistiti di motion control possono assicurare prestazioni decisamente migliori rispetto ai sistemi convenzionali. Che tipo di problema relativo all'eccentricità avete incontrato recentemente?

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