Čo je servomotor?
Servomotor je motor, ktorý riadi činnosť mechanických komponentov v servosystéme. Ide o pomocný motor s nepriamou reguláciou otáčok.
Servomotory umožňujú vysoko presné riadenie rýchlosti a polohy. Premieňajú napäťové signály na krútiaci moment a rýchlosť na pohon ovládaného objektu. Rýchlosť rotora servomotora je riadená vstupným signálom a môže rýchlo reagovať. V automatických riadiacich systémoch sa používajú ako akčné členy a majú charakteristiky, ako je malá elektromechanická časová konštanta, vysoká linearita a nízke štartovacie napätie. Môžu konvertovať prijaté elektrické signály na výstup uhlového posunu alebo uhlovej rýchlosti na hriadeli motora. Servomotory sú rozdelené do dvoch hlavných kategórií: DC a AC. Ich hlavnou charakteristikou je, že sa neotáčajú, keď je signálové napätie nulové, a ich rýchlosť sa rovnomerne znižuje so zvyšujúcim sa krútiacim momentom.
Princíp činnosti servomotora
Servomotory sa pri polohovaní spoliehajú predovšetkým na impulzy. V podstate servomotor prijme jeden impulz a otočí sa o uhol zodpovedajúci tomuto impulzu, čím sa dosiahne posunutie.
Pretože samotné servomotory majú funkciu vysielania impulzov, vydávajú zodpovedajúci počet impulzov pre každý uhol, ktorý otáčajú. To vytvára spätnú väzbu alebo uzavretú slučku medzi impulzmi odosielanými a prijímanými servomotorom. Týmto spôsobom systém vie, koľko impulzov bolo odoslaných a prijatých servomotorom, čo umožňuje veľmi presné riadenie otáčania motora a dosiahnutie presného polohovania až na 0,001 mm.
Aplikácia servomotorov v priemyselných robotoch zažíva boom. Robotický priemysel zažíva prudký rast a mnohí výrobcovia obrábacích strojov, výrobcovia servomotorov a ďalšie kvalifikované spoločnosti sa obracajú na trh s robotmi. Prečo výrobcovia obrábacích strojov a výrobcovia servomotorov tak aktívne transformujú a vyvíjajú roboty?
Priemyselné roboty majú štyri hlavné komponenty: telo robota, servomotor, reduktor a ovládač. Na pohon kĺbov robota sa používajú krokové motory, ktoré vyžadujú maximálny pomer výkonu-k-hmotnosti a pomer krútiaceho momentu-k-zotrvačnosti, vysoký rozbehový krútiaci moment, nízku zotrvačnosť a široký a plynulý rozsah otáčok. Aby robotický priemysel rástol, sú nevyhnutné prelomy v oblasti servomotorov a integrovaného riadenia.
Všeobecná štruktúra elektrického servosystému priemyselného robota pozostáva z troch{0}}ovládacích prvkov s uzavretou slučkou: prúdová slučka, rýchlostná slučka a polohová slučka. Vo všeobecnosti platí, že pre striedavé servopohony je možné manuálne nastaviť interné parametre viacerých funkcií, ako je riadenie polohy, riadenie rýchlosti a riadenie krútiaceho momentu.
Neustály pokrok v priemyselnej automatizácii udržiava vysoký dopyt po automatizačnom softvéri a hardvéri. V súčasnosti sú v priemyselných robotoch široko používané AC a DC servomotory s vysokým rozbehovým momentom, vysokým krútiacim momentom a nízkou zotrvačnosťou. Iné motory, ako sú AC servomotory a krokové motory, sa tiež používajú v priemyselných robotoch v závislosti od ich aplikačných požiadaviek.
Najmä pre koncové efektory robotov (chápadlá) by sa mali používať motory s čo najmenšou veľkosťou a hmotnosťou. Keď sa vyžaduje rýchla odozva, servomotory musia mať vysokú spoľahlivosť a značnú krátkodobú-preťažovaciu kapacitu. Špecifické požiadavky na používanie zahŕňajú: rýchlosť; vysoký pomer štartovacieho momentu-k-zotrvačnosti; plynulé a lineárne riadiace charakteristiky, pričom otáčky motora sa plynule menia s riadiacim signálom, niekedy úmerné alebo približne úmerné riadiacemu signálu; široký rozsah otáčok; malá veľkosť, nízka hmotnosť a krátky axiálny rozmer; schopnosť odolávať náročným prevádzkovým podmienkam, častému otáčaniu dopredu a dozadu a zrýchleniu/spomaleniu a krátkodobej-odolnosti voči preťaženiu. Budúce trendy v priemysle servomotorov
Moderné AC servosystémy po prechode z analógového na digitálne majú všadeprítomné interné digitálne riadiace slučky, ako je komutácia, prúd, rýchlosť a riadenie polohy. Ich implementácia sa primárne opiera o nové výkonové polovodičové zariadenia, ako sú napríklad vysokovýkonné -DSP s FPGA, a dokonca ani špeciálne servomoduly nie sú nezvyčajné. Okrem toho sa nové napájacie zariadenia alebo moduly aktualizujú každé 2-2,5 roka a nové softvérové algoritmy sa neustále vyvíjajú. V kombinácii so zmenami v dopyte na trhu sú uvedené niektoré z najnovších vývojových trendov v systémoch servomotorov:
**Vysoká účinnosť**
Zatiaľ čo vysoká účinnosť bola vždy dôležitou témou vývoja pre servosystémy, stále potrebuje ďalšie zlepšenie. To zahŕňa najmä zvýšenie účinnosti samotného motora: napríklad zlepšenie výkonu materiálov s permanentnými magnetmi a lepší dizajn konštrukcie montáže magnetov; zahŕňa aj zvýšenie účinnosti pohonného systému: vrátane optimalizácie invertorových hnacích obvodov, optimalizácie pohybu zrýchlenia a spomalenia, regeneratívneho brzdenia a energetickej spätnej väzby a lepších metód chladenia.
**Priama cesta**
Priamy pohon zahŕňa servopohony gramofónu využívajúce kotúčové motory a lineárne servopohony využívajúce lineárne motory. Elimináciou prevodových chýb medziľahlých mechanických prevodových zariadení (ako sú prevodovky) dosahuje vysokú rýchlosť a vysokú presnosť polohovania. Jednoduchosť, s akou je možné lineárne motory pretvarovať, umožňuje miniaturizáciu a zníženie hmotnosti rôznych zariadení pomocou lineárnych mechanizmov.
Vysoká rýchlosť, vysoká presnosť a vysoký výkon: Používaním-presnejších kódovačov, vyššej presnosti vzorkovania a bitovej hĺbky údajov, rýchlejších procesorov DSP, vysokovýkonných rotačných a lineárnych motorov bez efektu ozubenia a využívaním rôznych moderných stratégií riadenia, ako je adaptívna a umelá inteligencia, sa neustále zlepšujú základné ukazovatele výkonu (rýchlosť riadenia a presnosť riadenia) servosystémov.
Integrácia a integrácia: Vertikálna integrácia motorov, spätnej väzby, riadenia, pohonov a komunikácie sa stala smerovaním vývoja súčasných-servosystémov s nízkou spotrebou. Niekedy nazývame motory, ktoré integrujú pohony a komunikáciu, inteligentné motory a niekedy nazývame pohony, ktoré integrujú riadenie pohybu a komunikáciu, inteligentné servopohony. Integrácia motorov, pohonov a ovládacích prvkov umožňuje užšiu integráciu týchto troch aspektov od návrhu a výroby až po prevádzku a údržbu. Tento prístup však čelí väčším technickým výzvam a výzvam pri napĺňaní zvykov inžinierov pri používaní, čo sťažuje začlenenie do hlavného prúdu a predstavuje malý, výrazný segment na celkovom trhu servomotorov.
**Všeobecný účel:** Univerzálne-pohony sú vybavené mnohými parametrami a bohatými funkciami ponuky, ktoré používateľom umožňujú jednoducho ich konfigurovať do piatich prevádzkových režimov bez zmeny hardvéru: ovládanie V/F, bezsenzorové riadenie s otvorenou-slučkou, vektorové riadenie s uzavretou-slučkou, riadenie striedavého servomotora s permanentnými magnetmi a riadenie regeneračnej jednotky. Vhodné pre rôzne aplikácie, môžu poháňať rôzne typy motorov, ako sú asynchrónne motory, synchrónne motory s permanentnými magnetmi, bezkomutátorové jednosmerné motory a krokové motory. Môžu sa tiež prispôsobiť rôznym typom snímačov, dokonca aj tým bez snímačov polohy. Polo{6}}uzavretý-systém riadenia je možné skonštruovať pomocou vstavanej{8}}spätnej väzby motora, alebo je možné vytvoriť vysoko presný -úplne uzavretý{10}} systém riadenia pomocou pripojenia k externým snímačom polohy, rýchlosti alebo krútiaceho momentu prostredníctvom rozhrania.
**Inteligentné funkcie:** Moderné striedavé servopohony disponujú pamäťou parametrov, vlastnou diagnostikou chýb-a analytickými funkciami. Väčšina dovážaných pohonov obsahuje meranie zotrvačnosti záťaže a automatické nastavenie zisku. Niektoré dokážu automaticky identifikovať parametre motora a automaticky určiť nulovú polohu kódovača, zatiaľ čo iné dokážu automaticky potlačiť vibrácie. Integrácia elektronických prevodov, elektronických vačiek, synchrónneho sledovania, interpolačného pohybu a ďalších riadiacich funkcií s pohonom poskytuje používateľom servomotorov lepší zážitok.
