Come professionista nel settore dell'automazione, ho potuto constatare in prima persona i numerosi vantaggi dei servomotori. Questi dispositivi di precisione offrono maggiore controllo ed efficienza, rendendoli indispensabili in diverse applicazioni. Che si tratti di robotica, CNC Che si tratti di macchine o sistemi di trasporto, i vantaggi dell'utilizzo di servomotori sono significativi. Dai tempi di risposta migliorati alla maggiore efficienza energetica, i servomotori aumentano le prestazioni e la produttività. In questo articolo, approfondirò i principali vantaggi dei servomotori e come possono trasformare le vostre operazioni.

Servomotore Si riferisce al motore che controlla il funzionamento degli elementi meccanici nel servosistema ed è un dispositivo di variazione di velocità indiretta che integra il motore. Il servomotore presenta alcuni vantaggi: può controllare la velocità, la precisione di posizione è molto elevata e il segnale di tensione può essere convertito in coppia e velocità per azionare l'oggetto controllato. La velocità del rotore del servomotore è controllata dal segnale di ingresso e può rispondere rapidamente. Viene utilizzato come elemento esecutivo nel sistema di controllo automatico e presenta le caratteristiche di una piccola costante di tempo elettromeccanica e di un'elevata linearità. Il segnale elettrico ricevuto può essere convertito in spostamento angolare o velocità angolare in uscita sull'albero motore. Divisi in due categorie: servomotori CC e CA, la loro caratteristica principale è che quando la tensione del segnale è zero, non si verifica alcun fenomeno di rotazione e la velocità diminuisce uniformemente con l'aumento della coppia. 

Principio di funzionamento del servomotore

Il servosistema è un sistema di controllo automatico che consente alle grandezze controllate in uscita, come la posizione, l'orientamento e lo stato di un oggetto, di seguire qualsiasi variazione del target in ingresso (o del valore dato). Il servo si basa principalmente sugli impulsi per il posizionamento. In pratica, quando il servomotore riceve un impulso, ruota dell'angolo corrispondente all'impulso per ottenere lo spostamento. Poiché il servomotore stesso ha la funzione di inviare impulsi, quando ruota di un angolo, viene inviato un numero corrispondente di impulsi. In questo modo, si crea un'eco con gli impulsi ricevuti dal servomotore, ovvero un anello chiuso. In questo modo, il sistema saprà quanti impulsi vengono inviati al servomotore e quanti impulsi vengono ricevuti contemporaneamente. In questo modo, la rotazione del motore può essere controllata con precisione, in modo da ottenere un posizionamento preciso, che può raggiungere 0,001 mm. I servomotori CC si dividono in motori con spazzole e motori brushless. I motori a spazzole sono economici, semplici nella struttura, con elevata coppia di spunto, ampio intervallo di regolazione della velocità, facili da controllare e richiedono manutenzione, ma presentano problemi di manutenzione (sostituzione delle spazzole di carbone), interferenze elettromagnetiche e requisiti ambientali. Possono quindi essere utilizzati in applicazioni industriali e civili comuni, dove i costi sono importanti.

Il motore brushless è compatto, leggero, con elevata potenza, risposta rapida, elevata velocità, bassa inerzia, rotazione fluida e coppia stabile. Il controllo è complesso, ma è facile da realizzare. Il suo metodo di commutazione elettronica è flessibile e può essere a onda quadra o sinusoidale. Il motore non richiede manutenzione, ha un'elevata efficienza, basse temperature di esercizio, basse radiazioni elettromagnetiche, lunga durata e può essere utilizzato in vari ambienti.

I servomotori CA sono anche motori brushless, che si dividono in motori sincroni e asincroni. Attualmente, i motori sincroni sono generalmente utilizzati nel controllo del movimento. Il loro intervallo di potenza è ampio e possono raggiungere potenze elevate. Hanno un'elevata inerzia, una bassa velocità di rotazione massima e una rapida diminuzione all'aumentare della potenza. Pertanto, sono adatti per applicazioni che richiedono un funzionamento fluido a basse velocità.

Il rotore all'interno del servomotore è un magnete permanente. L'elettricità trifase U/V/W controllata dal driver forma un campo elettromagnetico. Il rotore ruota sotto l'azione di questo campo magnetico. Allo stesso tempo, l'encoder del motore invia il segnale al driver. I valori vengono confrontati per regolare l'angolo di rotazione del rotore. La precisione del servomotore dipende dalla precisione (numero di linee) dell'encoder.

La differenza tra un servomotore CA e un servomotore CC brushless è funzionale: il servomotore CA è migliore perché ha un controllo a onda sinusoidale e l'ondulazione di coppia è ridotta. Un servomotore CC ha un'onda trapezoidale. Ma il servomotore CC è relativamente semplice ed economico. 

Campo di applicazione del servomotore

I servomotori CC possono essere utilizzati in macchine a scintilla, manipolatori, macchine di precisione, ecc. Possono essere dotati contemporaneamente di un encoder standard e di un tachimetro con un'analisi elevata di 2500 P/R e possono essere dotati di un riduttore, in modo che l'apparecchiatura meccanica offra precisione affidabile e coppia elevata. Ottima regolazione della velocità, peso e volume unitari, la potenza di uscita è la più elevata, maggiore di quella dei motori CA e di gran lunga superiore a quella dei motori passo-passo. La fluttuazione di coppia della struttura multistadio è ridotta. 

Esistono innumerevoli campi di applicazione per i servomotori. Purché vi sia una fonte di alimentazione e siano richiesti requisiti di precisione, i servomotori possono generalmente essere impiegati. Tra questi rientrano macchine utensili, apparecchiature per la stampa, apparecchiature per l'imballaggio, apparecchiature tessili, apparecchiature per la lavorazione laser, robot, linee di produzione automatizzate e altre apparecchiature con requisiti relativamente elevati di precisione di processo, efficienza di elaborazione e affidabilità operativa. 

Caratteristiche del servomotore

Quali sono i vantaggi dei servomotori rispetto ad altri motori (come i motori passo-passo):

1. Precisione: realizzare il controllo a circuito chiuso di posizione, velocità e coppia; superare il problema del motore passo-passo fuori passo;

2. Velocità: le prestazioni ad alta velocità sono buone, generalmente la velocità nominale può raggiungere 2000~3000 giri/min;

3. Adattabilità: forte capacità anti-sovraccarico, in grado di sopportare un carico tre volte superiore alla coppia nominale, particolarmente adatto per occasioni con fluttuazioni di carico istantanee e requisiti di avvio rapido;

4. Stabile: il funzionamento a bassa velocità è stabile e non si verificherà alcun fenomeno di passo-passo simile a quello dei motori passo-passo durante il funzionamento a bassa velocità. Adatto per applicazioni con requisiti di risposta ad alta velocità;

5. Tempestività: il tempo di risposta dinamica dell'accelerazione e della decelerazione del motore è breve, generalmente entro decine di millisecondi;

6. Comfort: calore e rumore vengono notevolmente ridotti.

In parole povere: il motore normale che si vede di solito ruota per un po' a causa della propria inerzia dopo lo spegnimento, per poi fermarsi. Ma il servomotore e il motore passo-passo si fermano quando dicono stop e partono quando dicono stop, e la risposta è estremamente rapida.

Note

1. Protezione dall'olio e dall'acqua del servomotore

I servomotori possono essere utilizzati in luoghi esposti a gocce d'acqua o olio, ma non sono completamente impermeabili o a prova di olio. Pertanto, i servomotori non devono essere posizionati o utilizzati in ambienti contaminati da acqua o olio. Se il servomotore è collegato a un riduttore, è necessario installare un paraolio quando si utilizza il servomotore per evitare che l'olio del riduttore penetri nel servomotore. Il cavo del servomotore non deve essere immerso in olio o acqua. 

2. Il cavo del servomotore viene utilizzato per ridurre lo stress

Assicurarsi che il cavo non sia soggetto a momenti o carichi verticali dovuti a forze di flessione esterne o al suo stesso peso, soprattutto in corrispondenza delle uscite o dei collegamenti. Nel caso di un servomotore in movimento, il cavo (ovvero quello configurato con il motore) deve essere fissato saldamente a una parte fissa (rispetto al motore). Deve essere prolungato con un cavo aggiuntivo installato nel supporto del cavo in modo da ridurre al minimo le sollecitazioni di flessione. Il raggio di curvatura del cavo deve essere il più ampio possibile. 

3. Carico sull'estremità dell'albero consentito dal servomotore

Assicurarsi che i carichi radiali e assiali applicati all'albero del servomotore durante l'installazione e il funzionamento siano entro i valori specificati per ciascun modello. Prestare particolare attenzione durante l'installazione di un giunto rigido, soprattutto perché carichi flettenti eccessivi possono causare danni o usura delle estremità dell'albero e dei cuscinetti. È preferibile utilizzare un giunto flessibile in modo che il carico radiale sia inferiore al valore consentito, progettato per servomotori con elevata resistenza meccanica. 

4. Attenzione all'installazione del servomotore

Durante l'installazione/rimozione dei componenti di accoppiamento sull'estremità dell'albero del servomotore, non colpire direttamente l'estremità dell'albero con un martello. (Il martello colpisce direttamente l'estremità dell'albero e l'encoder all'altra estremità dell'albero del servomotore deve essere rimosso). Cercare di allineare in modo ottimale le estremità dell'albero (in caso contrario, potrebbero verificarsi vibrazioni o danni ai cuscinetti). 

Servomotori nella pressa piegatrice

Che si tratti di un asse di torsione pressa piegatrice o una pressa piegatrice elettroidraulica, il motore installato è solitamente un normale motore a corrente alternata. Naturalmente, se il cliente ha requisiti elevati in termini di frequenza e precisione della macchina e allo stesso tempo desidera ottenere un risparmio energetico, una tutela ambientale e una riduzione del rumore, consigliamo vivamente l'installazione di servomotori. Di seguito, introdurrò i contenuti specifici relativi ai servomotori.

Video dimostrativo