Mikä on servomoottori?
Servomoottori on moottori, joka ohjaa servojärjestelmän mekaanisten komponenttien toimintaa. Se on apumoottori, jossa on epäsuora nopeudensäätö.
Servomoottorit mahdollistavat erittäin tarkan nopeuden ja asennon ohjauksen. Ne muuntavat jännitesignaalit vääntömomentiksi ja nopeudeksi ohjattavan kohteen ohjaamiseksi. Servomoottorin roottorin nopeutta ohjataan tulosignaalilla ja se voi reagoida nopeasti. Automaattisissa ohjausjärjestelmissä niitä käytetään toimilaitteina ja niillä on sellaisia ominaisuuksia kuin pieni sähkömekaaninen aikavakio, korkea lineaarisuus ja alhainen käynnistysjännite. Ne voivat muuntaa vastaanotetut sähköiset signaalit kulmasiirtymäksi tai kulmanopeudeksi moottorin akselille. Servomoottorit on jaettu kahteen pääluokkaan: DC ja AC. Niiden pääominaisuus on, että ne eivät pyöri signaalin jännitteen ollessa nolla, ja niiden nopeus laskee tasaisesti vääntömomentin kasvaessa.
Servomoottorin toimintaperiaate
Servomoottorit luottavat ensisijaisesti pulsseihin paikannuksessa. Pohjimmiltaan servomoottori vastaanottaa yhden pulssin ja pyörii tätä pulssia vastaavan kulman verran, jolloin saavutetaan siirtymä.
Koska servomoottorit itse lähettävät pulsseja, ne lähettävät vastaavan määrän pulsseja jokaista kiertokulmaa kohden. Tämä luo takaisinkytkentäsilmukan tai suljetun silmukan servomoottorille lähetettyjen ja sen vastaanottamien pulssien välille. Tällä tavalla järjestelmä tietää, kuinka monta pulssia servomoottorille lähetettiin ja se vastaanotti, mikä mahdollistaa moottorin pyörimisen erittäin tarkan ohjauksen ja tarkan paikantamisen 0,001 mm:iin asti.
Servomoottoreiden käyttö teollisuusroboteissa kukoistaa. Robottiteollisuus kasvaa räjähdysmäisesti, ja lukuisat työstökoneiden valmistajat, servomoottorien valmistajat ja muut pätevät yritykset kääntyvät robottimarkkinoiden puoleen. Miksi työstökoneiden valmistajat ja servomoottorien valmistajat muuttavat ja kehittävät robotteja niin aktiivisesti?
Teollisuusroboteissa on neljä pääkomponenttia: robotin runko, servomoottori, vähennysventtiili ja ohjain. Robotin nivelten käyttämiseen käytetään askelmoottoreita, jotka vaativat maksimaalisen tehon-/-painosuhteen ja vääntömomentin---hitaussuhteen, suuren käynnistysmomentin, alhaisen inertian sekä laajan ja tasaisen nopeusalueen. Jotta robottiteollisuus kasvaisi, tarvitaan läpimurtoja servomoottoreissa ja integroidussa ohjauksessa.
Teollisuusrobotin sähköisen servojärjestelmän yleinen rakenne koostuu kolmesta suljetun -silmukan ohjauksesta: virtasilmukka, nopeussilmukka ja sijaintisilmukka. Yleensä AC-servokäytöissä voidaan saavuttaa useita toimintoja, kuten asennonsäätö, nopeudensäätö ja vääntömomentin säätö, asettamalla niiden sisäiset parametrit manuaalisesti.
Teollisuusautomaation jatkuva kehittyminen pitää automaatioohjelmistojen ja -laitteistojen kysynnän korkeana. Tällä hetkellä teollisuusroboteissa käytetään laajalti AC- ja DC-servomoottoreita, joilla on korkea käynnistysmomentti, suuri vääntömomentti ja pieni inertia. Teollisuusroboteissa käytetään myös muita moottoreita, kuten AC-servomoottoreita ja askelmoottoreita, riippuen niiden sovellusvaatimuksista.
Erityisesti robotin päätetehosteissa (tarttujassa) tulee käyttää mahdollisimman pienikokoisia ja -painoisia moottoreita. Kun tarvitaan nopeaa reagointia, servomoottoreilla on oltava korkea luotettavuus ja merkittävä lyhytaikainen{1}}ylikuormituskyky. Erityisiä käyttövaatimuksia ovat: nopeus; korkea käynnistysmomentin-/-hitaussuhde; jatkuvat ja lineaariset ohjausominaisuudet, joissa moottorin nopeus muuttuu jatkuvasti ohjaussignaalin mukana, toisinaan verrannollinen tai suunnilleen verrannollinen ohjaussignaaliin; laaja nopeusalue; pieni koko, kevyt ja lyhyt aksiaalinen mitta; kyky kestää ankaria käyttöolosuhteita, toistuvaa eteen- ja taaksepäin pyörimistä ja kiihdytystä/hidastusta sekä lyhytkestoista ylikuormitusta. Servomoottoriteollisuuden tulevaisuuden trendit
Nykyaikaisissa AC-servojärjestelmissä on analogisesta digitaaliseen siirtymisen jälkeen kaikkialla esiintyvät sisäiset digitaaliset ohjaussilmukat, kuten kommutoinnin, virran, nopeuden ja asennon ohjaus. Niiden toteutus perustuu ensisijaisesti uusiin tehopuolijohdelaitteisiin, kuten -suorituskykyisiin DSP:ihin, joissa on FPGA, ja jopa erilliset servomoduulit eivät ole harvinaisia. Lisäksi uusia teholaitteita tai moduuleja päivitetään 2-2,5 vuoden välein ja uusia ohjelmistoalgoritmeja kehitetään jatkuvasti. Yhdessä markkinoiden kysynnän muutoksiin seuraavat ovat joitakin servomoottorijärjestelmien viimeisimpiä kehitystrendejä:
**Korkea tehokkuus**
Vaikka korkea hyötysuhde on aina ollut tärkeä kehityskohde servojärjestelmille, se vaatii edelleen parantamista. Tämä sisältää pääasiassa itse moottorin tehokkuuden lisäämisen: esimerkiksi kestomagneettimateriaalien suorituskyvyn parantamisen ja magneetin paremman kiinnitysrakenteen suunnittelun; se sisältää myös käyttöjärjestelmän tehokkuuden lisäämisen: mukaan lukien vaihtosuuntaajan käyttöpiirien optimointi, kiihdytys- ja hidastusliikkeen optimointi, regeneratiivinen jarrutus ja energiapalaute sekä paremmat jäähdytysmenetelmät.
**Suoraajo**
Suorakäyttö sisältää levymoottoreita käyttävät levysoittimen servokäytöt ja lineaarimoottoreita käyttävät lineaariset servokäytöt. Eliminoimalla välivaiheen mekaanisten voimansiirtolaitteiden (kuten vaihteistot) siirtovirheet saavuttaa suuren nopeuden ja suuren paikannustarkkuuden. Lineaarimoottorien uudelleenmuotoilun helppous mahdollistaa erilaisten laitteiden pienentämisen ja painon pienentämisen lineaarisilla mekanismeilla.
Nopea, korkea tarkkuus ja suorituskyky: korkeampi-tarkka kooderi, suurempi näytteenottotarkkuus ja databittisyvyys, nopeammat DSP:t, tehokkaat pyörivä- ja lineaarimoottorit ilman haitallisia vaikutuksia sekä erilaisia nykyaikaisia ohjausstrategioita, kuten adaptiivista ja tekoälyä, jatkuvan nopeuden ohjausjärjestelmät, jotka ovat jatkuvan nopeuden ja suorituskyvyn servoservoindikaattoreita. parantunut.
Integrointi ja integrointi: Moottoreiden, palautteen, ohjauksen, taajuusmuuttajien ja tiedonsiirron vertikaalisesta integroinnista on tullut kehityssuunta nykyisille pienitehoisille{0}}servojärjestelmille. Joskus kutsumme moottoreita, jotka integroivat taajuusmuuttajat ja tiedonsiirron älykkäiksi moottoreiksi, ja joskus kutsumme käyttöjä, jotka yhdistävät liikkeenohjauksen ja tiedonsiirron älykkäiksi servokäytöiksi. Moottoreiden, käyttölaitteiden ja säätimien integrointi mahdollistaa näiden kolmen näkökohdan tiiviimmän integroinnin suunnittelusta ja valmistuksesta käyttöön ja ylläpitoon. Tämä lähestymistapa kohtaa kuitenkin suurempia teknisiä haasteita ja haasteita insinöörien käyttötottumusten täyttämisessä, mikä vaikeuttaa yleistymistä ja edustaa pientä, erottuvaa segmenttiä yleisillä servomarkkinoilla.
**Yleinen käyttö:** Yleiskäyttöiset -käyttölaitteet on varustettu lukuisilla parametreilla ja monipuolisilla valikkotoiminnoilla, joiden avulla käyttäjät voivat helposti määrittää ne viiteen käyttötilaan laitteistoa muuttamatta: V/F-ohjaus, anturiton avoimen-silmukan vektorin ohjaus, suljetun-silmukan vuovektoriohjaus, kestomagneettiharjaton AC-servomoottorin ohjaus. Soveltuvat erilaisiin sovelluksiin, ne voivat käyttää erityyppisiä moottoreita, kuten asynkronimoottoreita, kestomagneettisynkronimoottoreita, harjattomia DC-moottoreita ja askelmoottoreita. Ne voivat myös mukautua erilaisiin anturityyppeihin, myös niihin, joissa ei ole asentoanturia. Puoli-suljetun-silmukan ohjausjärjestelmä voidaan rakentaa käyttämällä moottorin sisäänrakennettua-palautetta tai erittäin tarkka, täysin suljettu{10}silmukan ohjausjärjestelmä voidaan muodostaa yhdistämällä ulkoisiin asento-, nopeus- tai vääntömomenttiantureisiin liitännän kautta.
**Älykkäät ominaisuudet:** Nykyaikaisissa AC-servokäytöissä on parametrimuisti, vian itse{0}}diagnostiikka ja analysointitoiminnot. Useimmissa tuoduissa taajuusmuuttajissa on kuorman hitausmittaus ja automaattinen vahvistuksen säätö. Jotkut voivat automaattisesti tunnistaa moottorin parametrit ja määrittää automaattisesti anturin nolla-asennon, kun taas toiset voivat automaattisesti vaimentaa tärinää. Elektronisten vaihteiden, elektronisten nokkien, synkronisen seurannan, interpolointiliikkeen ja muiden ohjaustoimintojen integrointi taajuusmuuttajaan tarjoaa paremman käyttökokemuksen servokäyttäjille.
