Расчёт сервопривода ШВП для станков.

[СВ]

... Поднакопился у меня маленький музейчик. ... Конечная передача в нЁм: червячная ОДНОЗАХОДНАЯ! ( Сепаратор, кстати, в отличном рабочем состоянии! )

Внимательней надо быть, юноша!
...

Дяденька, Вы так блещете эрудицией во все стороны, что сложновато подчас понимать простым смертным...
ПОНИМАЮ, хочется яркого, интересного, разнообразного, но всё-таки, думается, более важно уважение и дружелюбие ... Well?

Сергей Васильевич чего вы не обратили внимание на слова Kirilius83: Вот вы говорите что без привода (наверное без двигателя) бабка стоит, так же бабка стоит после того когда вы поставили доп. редуктор, а он в свою очередь должен менять величину которая доходит до датчика на двигателе, тем самым уменьшив чувствительность.
Хотя я могу ошибатся... но для проверки чисто теоретически бабка то стоит на месте, но может до датчика доходит перемещение величиной его чувствительности, если возможно проверить величину этого люфта и сравнить с чувствительностью датчика, то можно найти причину.

Для исключения этих и прочих "сбоев" в понимании работы механизма повторно уточняю:
привод вертикальной подачи шлифбабки включает ШВП (с преднатягом) + червячный редуктор + сильфонная муфт + серводвигатель с датчиком положения, который встроен в сам двигатель и потому никакие колебания в механизме (зазоры, упругие деформации и прочее) не могут на датчик передаваться. Иными словами: датчик показывает положение ротора серводвигателя. Если бабка перестала двигаться (т.е. двигатель остановился, и не просто остановился, а удерживает себя в точке остановки)), то датчик не должен менять своих показаний*. Вы же рассматриваете механизм, в котором датчик положения установлен по другой схеме - на выходном звене, т.е. на шлифбабке. Там именно с рассогласования начинаются проблемы...
-  -  -  -  -  -
* - ...  датчик не должен менять своих показаний, не должен "давать" команду переместиться, потому как он уже там, где должен быть. Механизм стоит и как бы должен удерживаться самоторможением червяка.  Но нагрузка на двигателе ЕСТЬ. Естественная мысль: "отсоединить" двигатель, т.е. снять нагрузку от упругих деформаций (скручивание валов, сильфонной муфты), делаем это поворотом назад (вперёд - подъём бабки, назад - опускание), но нагрузка - немного уменьшенная - остаётся. И она больше, чем нагрузка при подъёме бабки.
Чутьё контразведчика подсказывает, что дело скорее всего не в механике, но вот как исправить "мозги" сервопривода?

[Ё]

 "Чутьё контразведчика подсказывает", что надо пнуть электрика и взять это дело в свои руки! Если ОТДЕЛЬНО от станка, ПОДАЛЬШЕ (!), привод работает: т.е., ДВИГАТЕЛЬ остановился и не "ДЁРГАЕТСЯ" - то ПРОБЛЕМА ЧИСТО ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ! Наводки в цепи от датчика до входа в ЦПУ! Нужно грамотно их погасить фильтрами, гальваническими развязками, экранированием.

"Дяденька, Вы так блещете эрудицией во все стороны, что сложновато подчас понимать простым смертным..."

Ну, Вы же оценили! Значит - поняли? Почему же прочие "простые смертные" не поймут?

P.S.: в подавляющем числе случаев датчик устроен самым  простецким образом: он выдаЁт "энное" количество импульсов на один оборот вала. Импульсы считаются контроллером. Для надЁжной работы "счЁтчика" импульсы должны иметь опред. параметры. "СчЁтчику" не дано понять, что пришло ему на вход: импульс от датчика или ПОМЕХА.

[Kirilius83]

1. СВ приводил пер. число черв. ред. 20!
2. Поднакопился у меня маленький музейчик. Один из экспонатов: молочный сепаратор немецкого производства 1953г. С ручным приводом, естественно... Конечная передача в нЁм: червячная ОДНОЗАХОДНАЯ! ( Сепаратор, кстати, в отличном рабочем состоянии! )

Внимательней надо быть, юноша!

Мы о ПЧ говорили применительно к механизму перемещения бабки, а вы - применительно к самоторможению передачи. А мне кажется, передаточное число даже самой червячной пары (а не редуктора в целом) к самоторможению имеет еще меньше отношения, чем число заходов червяка.
Вы уж мысль-то закончите, а то начали и не договорили - в чем примечательность однозаходного червяка-то в данном примере?  И чем эта примечательность противоречит моим словам, внимательный дедушка? 

[Kirilius83]

Для исключения этих и прочих "сбоев" в понимании работы механизма повторно уточняю:
привод вертикальной подачи шлифбабки включает ШВП (с преднатягом) + червячный редуктор + сильфонная муфт + серводвигатель с датчиком положения, который встроен в сам двигатель и потому никакие колебания в механизме (зазоры, упругие деформации и прочее) не могут на датчик передаваться. Иными словами: датчик показывает положение ротора серводвигателя. Если бабка перестала двигаться (т.е. двигатель остановился, и не просто остановился, а удерживает себя в точке остановки)), то датчик не должен менять своих показаний*. Вы же рассматриваете механизм, в котором датчик положения установлен по другой схеме - на выходном звене, т.е. на шлифбабке. Там именно с рассогласования начинаются проблемы...

Теоретически может быть следующий вариант: бабка уже стоит, а вот ротор двигателя по энкореру еще пару делений не докрутился до заданного положения. Соответственно привод пытается вал довернуть, и вал двигателя(!) доворачивается, но т.к. для перемещения бабки требуется приложить усилие, а усилие рождает деформацию, и весь механизм привода перемещения бабки упруго закрутится на некоторый угол, прежде чем переместить бабку. Закручивается-то он всегда при перемещении, но при сверхмалых перемещениях может возникнуть ситуация, когда по датчику перемещение уже есть, а до бабки оно еще не дошло. И тогда по датчику (на двигателе) бабка передвинется, а реально останется на месте.
Может и у вас такое же? Двигатель на повышенных токах упруго вал докручивает до позиции, но вал пытается обратно раскрутится, вот для удержания закрученного вала ток и потребляется. Проверить кстати не так уж сложно - микронный индикатор на бабу, и гонять туда-сюда, подавая по микрону, и посмотреть как они будут отрабатываться.
ЗЫ Дело может быть еще и в направляющих бабки - она ведь у вас скорей всего без разгрузки, и не уравновешена относительно ШВП, а значит её может чуть перекашивать в направляющих. Да и просто не притерлась еще. Я на ручном плоскошлифе с таким сталкивался, но там станок сильно изношен был: маховичок крутишь, а бабка вниз сначала стоит, а потом на 2..3 сотки падает, перекашивало её сильно.

[СВ]

Теоретически может быть следующий вариант: бабка уже стоит, а вот ротор двигателя по энкореру еще пару делений не докрутился до заданного положения.
...

Т.к. энкодер стоит на валу двигателя, т.е. нет промежуточных звеньев, то двигатель должен остановиться именно в заданном положении. Проскочить своё положение из-за скорости не может, т.к. при подходе к заданному положению скорость плавно снижается, тем более что движение идёт вверх и масса "груза" помогает остановке. Кроме того, в приводе настраивается что-то вроде чувствительности, которая позволяет не докручивать, как Вы выражаетесь, если до заданного положения не дошло/перешло какое-то расстояние.
Всё Вами сказанное про закручивание (упругие деформации) мы рассматривали и (повторяю в 4-й раз) для исключения данного фактора после остановки двигатель запускали в обратном направлении на несколько импульсов (пробовали разные величины). Эффект был, но небольшой, не решал проблему.

[Ё]

 Какие были заданы дискретности для энкодера и двигателя?

[Sabahs]

Уважаемый, Ё!

Можно, Вас попросить прикреплять картинки в нормальном формате, чтобы можно было понять о чём речь, т.к. я очень редко, что то загружаю.
Ваше сообщение у меня на компьютере выглядит так, а могло выглядеть иначе.

[Ё]

 ВышеприведЁнными рисунками я пытаюсь показать, что на участке трансмиссии от сервомотора до самотормозящейся червячной передачи ВЕРОЯТНЕЕ ВСЕГО наличие УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИИ.
Если предположить, что в настройках контроллера заданы СЛИШКОМ большие дискретности энкодера и шагового двигателя, то:
1) с ростом дискретности шага двигателя падает "жЁсткость" удержания ротора в заданном положении. Точность удержания ротора начинает сильно зависеть от точности формирования результирующего магнитного поля и от геометрии двигателя. Наилучшее удержание имеет место при шаге полюсного деления данного шагового двигателя ( например, 1,8град. );
2) если предположить, что разрядность энкодера составляет 4000 имп./об., то для выработки импульса достаточно проворота ротора на 0,09град. На радиусе 50мм это будет дуга 0,08мм! При наличии упругой деформации, упомянутой выше, достаточно вероятно срабатывание энкодера от незначительной вибрации, от деформаций станины при перемещении частей станка либо в результате тепловых деформаций.
Т.е.: "отработать" поворот на заданное число шагов сервопривод может, т.к. контроллер считает импульсы энкодера, но НАДЁЖНО "стопорить" достигнутое положение - нет. Вполне вероятно возникновение автоколебательного режима, что косвенно подтверждается данными о повышенном ( относительно режима УДЕРЖАНИЯ ) потреблении тока сервоприводом. Дело в том, что для улучшения динамических характеристик привода применяется т.н. "вольтодобавка" в момент страгивания и разгона шагового двигателя.

P.S.: насколько я помню, человек "без инструментов" способен заметить перемещение от 0,2мм.

[Kirilius83]

С самим принципом в пункте 2 в целом согласен, только вот рисунок не совсем корректен, во первых на первом рисунке во второй части трение при остановке вовсе не равно 0, более того - оно может быть сопоставимо (а то и больше) массы узла. А во вторых надо добавить, что деформации условно изображены линейно, а на самом деле большая их часть угловая - за счет закручивания валов и муфт. Такие нюансы могут ввести в заблуждение тех, кто будет это потом читать, и привести к неверному пониманию.

Так же замечу, что "надежно стопориться" вал двигателя как раз будет, именно по причине точности энкодера - пи малейшем повороте электроника это увидит и от реагирует. На практике в системе с одним датчиком автоколебания как раз и не возникают (узел может колбаситься как угодно, но двигатель будет стоять), тут проблема в другом - напрямую перемещение узла не отслеживается, и вот он может и перемещаться. А до двигателя все это если и дойдет, то в сильно задемпфированном виде. Та же сильфонная муфта все же имеет некоторую деформацию под нагрузкой, и вал ШВП тоже закручивается и растягивается (особенно если длинный).
А вот когда в системе используется второй датчик непосредственно на узле тут действительно, автоколебания очень часто возникают, как раз из-за запаздывания реакции узла, тут требуется тонкая настройка электроники.

[Ё]

С самим принципом в пункте 2 в целом согласен, только вот рисунок не совсем корректен, во первых на первом рисунке во второй части трение при остановке вовсе не равно 0, более того - оно может быть сопоставимо (а то и больше) массы узла. А во вторых надо добавить, что деформации условно изображены линейно, а на самом деле большая их часть угловая - за счет закручивания валов и муфт. Такие нюансы могут ввести в заблуждение тех, кто будет это потом читать, и привести к неверному пониманию.

ОстаЁтся надеяться, что "те, кто будет это потом читать", поймут: почему в том случае сила трения примерно(!) равна нулю. Вряд ли вызовет у них затруднения и понимание того обстоятельства, что все элементы, условно обозначенные на рисунках, являются ПРИВЕДЁННЫМИ и линейными будут только в приближённых расчЁтах.