Hva er en servomotor?
En servomotor er en motor som styrer driften av mekaniske komponenter i et servosystem. Det er en hjelpemotor med indirekte hastighetsregulering.
Servomotorer muliggjør svært nøyaktig hastighet og posisjonskontroll. De konverterer spenningssignaler til dreiemoment og hastighet for å drive det kontrollerte objektet. Rotorhastigheten til en servomotor styres av inngangssignalet og kan reagere raskt. I automatiske kontrollsystemer brukes de som aktuatorer og har egenskaper som en liten elektromekanisk tidskonstant, høy linearitet og lav startspenning. De kan konvertere mottatte elektriske signaler til vinkelforskyvning eller vinkelhastighetsutgang på motorakselen. Servomotorer er delt inn i to hovedkategorier: DC og AC. Hovedkarakteristikken deres er at de ikke roterer når signalspenningen er null, og hastigheten reduseres jevnt når dreiemomentet øker.
Servomotorens arbeidsprinsipp
Servomotorer er først og fremst avhengige av pulser for posisjonering. I hovedsak mottar en servomotor én puls og roterer med vinkelen som tilsvarer den pulsen, og oppnår dermed forskyvning.
Fordi servomotorer selv har funksjonen til å sende ut pulser, sender de ut et tilsvarende antall pulser for hver vinkel de roterer. Dette skaper en tilbakemeldingssløyfe, eller lukket sløyfe, mellom pulsene som sendes til og mottas av servomotoren. På denne måten vet systemet hvor mange pulser som ble sendt til og mottatt av servomotoren, noe som gir svært presis kontroll av motorens rotasjon og oppnår nøyaktig posisjonering ned til 0,001 mm.
Anvendelsen av servomotorer i industriroboter blomstrer. Robotindustrien opplever en eksplosiv vekst, med tallrike maskinverktøyprodusenter, servomotorprodusenter og andre kvalifiserte selskaper som henvender seg til robotmarkedet. Hvorfor transformerer og utvikler produsenter av verktøymaskiner og servomotorprodusenter roboter så aktivt?
Industriroboter har fire hovedkomponenter: robotkroppen, servomotoren, reduksjonen og kontrolleren. Trinnmotorer brukes til å drive robotens ledd, og krever maksimal effekt-til-vektforhold og dreiemoment-til-treghetsforhold, høyt startmoment, lav treghet og et bredt og jevnt hastighetsområde. For at robotindustrien skal vokse, er gjennombrudd innen servomotorer og integrert styring nødvendig.
Den generelle strukturen til en industrirobots elektriske servosystem består av tre lukkede-sløyfekontroller: strømsløyfe, hastighetssløyfe og posisjonssløyfe. Generelt, for AC-servodrev, kan flere funksjoner som posisjonskontroll, hastighetskontroll og dreiemomentkontroll oppnås ved å stille inn interne parametere manuelt.
Den kontinuerlige utviklingen av industriell automasjon holder etterspørselen etter automatiseringsprogramvare og maskinvare høy. For tiden er AC- og DC-servomotorer med høyt startmoment, høyt dreiemoment og lav treghet mye brukt i industriroboter. Andre motorer, som AC-servomotorer og trinnmotorer, brukes også i industriroboter avhengig av applikasjonskravene.
Spesielt for robotende effektorer (gripere) bør det brukes motorer med minst mulig størrelse og vekt. Når det kreves rask respons, må servomotorer ha høy pålitelighet og betydelig overbelastningskapasitet på kort{1}}sikt. Spesifikke brukskrav inkluderer: hastighet; høyt startmoment-til-treghetsforhold; kontinuerlige og lineære kontrollkarakteristikk, med motorhastigheten i kontinuerlig endring med kontrollsignalet, noen ganger proporsjonal eller tilnærmet proporsjonal med kontrollsignalet; bredt hastighetsområde; liten størrelse, lett vekt og kort aksial dimensjon; evne til å tåle tøffe driftsforhold, hyppig forover- og bakoverrotasjon og akselerasjon/retardasjon og kortsiktig-overbelastningsmotstand. Fremtidige trender i servomotorindustrien
Moderne AC-servosystemer, etter overgang fra analog til digital, har allestedsnærværende interne digitale kontrollsløyfer, slik som kommutering, strøm, hastighet og posisjonskontroll. Implementeringen deres er først og fremst avhengig av nye krafthalvlederenheter, for eksempel DSP-er med høy-ytelse med FPGA-er, og til og med dedikerte servomoduler er ikke uvanlige. Videre oppdateres nye strømenheter eller moduler hvert 2.-2.5 år, og nye programvarealgoritmer er i stadig utvikling. Kombinert med endringer i markedets etterspørsel, er følgende noen av de siste utviklingstrendene innen servomotorsystemer:
**Høy effektivitet**
Selv om høy effektivitet alltid har vært et viktig utviklingstema for servosystemer, trenger det fortsatt forbedring. Dette inkluderer hovedsakelig å øke effektiviteten til selve motoren: for eksempel forbedring av ytelsen til permanentmagnetmaterialer og bedre design av magnetmonteringsstruktur; det inkluderer også å øke effektiviteten til drivsystemet: inkludert optimalisering av omformerens drivkretser, optimalisering av akselerasjon og retardasjonsbevegelse, regenerativ bremsing og energitilbakemelding, og bedre kjølingsmetoder.
**Direktekjøring**
Direkte drev inkluderer servodrev for platespillere som bruker skivemotorer og lineære servodrev som bruker lineære motorer. Ved å eliminere overføringsfeilene til mellomliggende mekaniske overføringsenheter (som girkasser), oppnår den høy hastighet og høy posisjoneringsnøyaktighet. Enkelheten som lineære motorer kan omformes med muliggjør miniatyrisering og vektreduksjon av ulike enheter ved hjelp av lineære mekanismer.
Høy hastighet, høy presisjon og høy ytelse: Bruker høyere-presisjonskodere, høyere samplingsnøyaktighet og databitdybde, raskere DSP-er, høy-ytelses roterende og lineære motorer uten koggeeffekter, og ved å bruke ulike moderne kontrollstrategier som adaptive og kunstige intelligenser, er den fundamentale kontrollhastigheten til serdiske systemer (kontinuerlig forbedret kontroll-ytelse og akkumulatorer).
Integrasjon og integrasjon: Vertikal integrasjon av motorer, tilbakemeldinger, kontroll, stasjoner og kommunikasjon har blitt en utviklingsretning for nåværende servosystemer med lav-effekt. Noen ganger kaller vi motorer som integrerer stasjoner og kommunikasjon for intelligente motorer, og noen ganger kaller vi stasjoner som integrerer bevegelseskontroll og kommunikasjon for intelligente servodrev. Integreringen av motorer, frekvensomformere og kontroller muliggjør en tettere integrering av disse tre aspektene fra design og produksjon til drift og vedlikehold. Denne tilnærmingen står imidlertid overfor større tekniske utfordringer og utfordringer med å møte ingeniørers bruksvaner, noe som gjør det vanskelig å bli mainstream og representere et lite, særegent segment innenfor det totale servomarkedet.
**Generelt formål:** Generelle-dreve er utstyrt med en rekke parametere og rike menyfunksjoner, slik at brukerne enkelt kan konfigurere dem til fem driftsmoduser uten å endre maskinvaren: V/F-kontroll, sensorløs åpen-sløyfevektorkontroll, lukket-sløyfefluksvektorkontroll, permanentmagnet børsteløs AC-servomotorkontroll, og regener-motorkontroll. De er egnet for ulike bruksområder, og kan drive forskjellige typer motorer, for eksempel asynkronmotorer, synkronmotorer med permanent magnet, børsteløse likestrømsmotorer og trinnmotorer. De kan også tilpasse seg forskjellige sensortyper, også de uten posisjonssensorer. Et semi-lukket-sløyfekontrollsystem kan konstrueres ved hjelp av motorens innebygde-tilbakemelding, eller et høy-helt lukket-sløyfekontrollsystem kan dannes ved å koble til eksterne posisjons-, hastighets- eller dreiemomentsensorer via et grensesnitt.
**Intelligente funksjoner:** Moderne AC-servodrev har parameterminne, selv-feildiagnose og analysefunksjoner. De fleste importerte stasjoner har måling av lasttreghet og automatisk forsterkningsjustering. Noen kan automatisk identifisere motorparametere og automatisk bestemme koderens nullposisjon, mens andre kan automatisk undertrykke vibrasjoner. Integrering av elektroniske gir, elektroniske cams, synkron sporing, interpolasjonsbevegelse og andre kontrollfunksjoner med stasjonen gir en bedre opplevelse for servobrukere.
