Как специалист в области автоматизации, я лично убедился в многочисленных преимуществах серводвигателей. Эти прецизионные устройства обеспечивают улучшенный контроль и эффективность, что делает их незаменимыми в различных областях применения. Будь то робототехника, ЧПУ Преимущества использования серводвигателей в станках и конвейерных системах весьма значительны. Серводвигатели повышают производительность и продуктивность, от сокращения времени отклика до повышения энергоэффективности. В этой статье я расскажу о ключевых преимуществах серводвигателей и о том, как они могут преобразовать вашу деятельность.

Серводвигатель относится к двигателю, который управляет работой механических элементов в сервосистеме и является устройством косвенного изменения скорости, которое дополняет двигатель. Есть некоторые преимущества серводвигателя, он может управлять скоростью, точность положения очень точна, а сигнал напряжения может быть преобразован в крутящий момент и скорость для приведения в движение объекта управления. Скорость ротора серводвигателя управляется входным сигналом и может быстро реагировать, и используется в качестве исполнительного элемента в системе автоматического управления и имеет характеристики малой электромеханической постоянной времени и высокой линейности. Полученный электрический сигнал может быть преобразован в угловое перемещение или угловую скорость на выходе на валу двигателя. Разделенные на две категории: серводвигатели постоянного и переменного тока, его главной особенностью является то, что когда напряжение сигнала равно нулю, нет явления вращения, и скорость равномерно уменьшается с увеличением крутящего момента. 

Принцип работы серводвигателя

Сервосистема представляет собой систему автоматического управления, которая позволяет выходным контролируемым величинам, таким как положение, ориентация и состояние объекта, следовать за любым изменением входной цели (или заданного значения). Сервопривод в основном полагается на импульсы для позиционирования. В принципе, можно понять, что когда серводвигатель получает импульс, он будет поворачиваться на угол, соответствующий импульсу, чтобы достичь перемещения. Поскольку сам серводвигатель имеет функцию отправки импульсов, серводвигатель при повороте на угол будет посылать соответствующее количество импульсов. Таким образом, он будет эхом с импульсами, полученными серводвигателем, или замкнутым контуром. Таким образом, система будет знать, сколько импульсов отправлено на серводвигатель, и сколько импульсов получено обратно в то же время. Таким образом, вращение двигателя может точно контролироваться, чтобы достичь точного позиционирования, которое может достигать 0,001 мм. Серводвигатели постоянного тока делятся на щеточные и бесщеточные двигатели. Коллекторные двигатели отличаются низкой стоимостью, простотой конструкции, большим пусковым моментом, широким диапазоном регулирования скорости, простотой управления и требуют технического обслуживания, однако их обслуживание (замена угольных щеток) неудобно, они подвержены электромагнитным помехам и строгим экологическим нормам. Поэтому их можно использовать в промышленных и гражданских условиях, где критичны цены.

Бесщёточный двигатель отличается компактными размерами, лёгкостью, высокой выходной мощностью, быстрым откликом, высокой скоростью, малой инерцией, плавным вращением и стабильным крутящим моментом. Управление сложное, интеллектуальное. Электронная коммутация гибкая, возможна коммутация с прямоугольной или синусоидальной формой импульса. Двигатель не требует обслуживания, обладает высокой эффективностью, низкой рабочей температурой, низким уровнем электромагнитного излучения, длительным сроком службы и может использоваться в различных условиях.

Серводвигатели переменного тока также являются бесщёточными двигателями и подразделяются на синхронные и асинхронные. В настоящее время синхронные двигатели обычно используются в системах управления движением. Диапазон их мощности широк, и они способны достигать большой мощности. Они обладают большим моментом инерции, низкой максимальной скоростью вращения и быстро уменьшаются с увеличением мощности. Поэтому они подходят для применений, где требуется плавная работа на низких скоростях.

Ротор серводвигателя представляет собой постоянный магнит. Трёхфазное электричество U/V/W, управляемое драйвером, создаёт электромагнитное поле. Ротор вращается под действием этого магнитного поля. Одновременно энкодер двигателя передаёт сигнал драйверу. Сравнение значений позволяет регулировать угол поворота ротора. Точность серводвигателя зависит от точности (количества линий) энкодера.

Разница между серводвигателем переменного тока и бесщёточным серводвигателем постоянного тока в функциональности: серводвигатель переменного тока лучше, поскольку он использует синусоидальную волну, а пульсации крутящего момента невелики. Серводвигатель постоянного тока имеет трапециевидную волну. Но серводвигатель постоянного тока относительно прост и дешев. 

Область применения серводвигателя

Серводвигатели постоянного тока могут использоваться в электроэрозионных станках, манипуляторах, прецизионных станках и т.д. Они могут быть оснащены стандартным энкодером и тахометром с высокой дискретностью 2500 имп/об одновременно, а также редуктором, что обеспечивает надежную точность и высокий крутящий момент. Хорошая регулировка скорости, компактность и компактность, максимальная выходная мощность, превышающая показатели двигателей переменного тока и шаговых двигателей. Колебания крутящего момента в многоступенчатой конструкции незначительны. 

Области применения серводвигателей весьма многочисленны. Серводвигатели, как правило, применяются при наличии источника питания и требований к точности. Например, в станках, печатном оборудовании, упаковочном оборудовании, текстильном оборудовании, оборудовании для лазерной обработки, роботах, автоматизированных производственных линиях и другом оборудовании с относительно высокими требованиями к точности, эффективности и надежности процесса. 

Характеристики серводвигателя

Каковы преимущества серводвигателей по сравнению с другими двигателями (например, шаговыми двигателями):

1. Точность: реализовать замкнутый контур управления положением, скоростью и крутящим моментом; преодолеть проблему асинхронности шагового двигателя;

2. Скорость: высокая скоростная производительность, как правило, номинальная скорость может достигать 2000~3000 об/мин;

3. Адаптивность: высокая устойчивость к перегрузкам, способность выдерживать нагрузку, в три раза превышающую номинальный крутящий момент, особенно подходит для случаев с мгновенными колебаниями нагрузки и требованиями к быстрому запуску;

4. Стабильность: стабильная работа на низкой скорости, отсутствие эффекта шага, характерного для шаговых двигателей при работе на низкой скорости. Подходит для случаев, где требуется высокая скорость отклика.

5. Своевременность: время динамического отклика при ускорении и замедлении двигателя невелико, обычно в пределах десятков миллисекунд;

6. Комфорт: значительно снижены уровень тепла и шума.

Проще говоря: обычный двигатель, который вы обычно видите, вращается некоторое время по собственной инерции после отключения питания, а затем останавливается. Но серводвигатель и шаговый двигатель останавливаются по команде «стоп» и начинают движение по команде «вперед», и реакция происходит чрезвычайно быстро.

Примечания

1. Защита серводвигателя от масла и воды

Серводвигатели могут использоваться в местах, подверженных воздействию воды или масла, но они не являются полностью водонепроницаемыми и маслонепроницаемыми. Поэтому серводвигатели не следует размещать и использовать в условиях, где присутствует вода или масло. Если серводвигатель подключен к редуктору, при его использовании следует использовать масляное уплотнение, чтобы предотвратить попадание масла из редуктора в серводвигатель. Кабель серводвигателя не должен погружаться в масло или воду. 

2. Кабель серводвигателя используется для уменьшения нагрузки.

Убедитесь, что кабель не подвергается моментным или вертикальным нагрузкам, возникающим из-за внешних изгибающих сил или собственного веса, особенно в местах выхода или соединения кабеля. В случае перемещения серводвигателя кабель (то есть тот, который сконфигурирован с двигателем) должен быть надежно закреплен на неподвижной части (относительно двигателя). Для минимизации изгибающих напряжений его следует удлинить дополнительным кабелем, установленным в кабельном суппорте. Радиус изгиба кабеля должен быть максимально большим. 

3. Допустимая нагрузка на конец вала серводвигателя

Убедитесь, что радиальные и осевые нагрузки, прилагаемые к валу серводвигателя во время установки и эксплуатации, соответствуют значениям, указанным для каждой модели. При установке жёсткой муфты следует соблюдать особую осторожность, особенно учитывая, что чрезмерные изгибающие нагрузки могут привести к повреждению или износу концов вала и подшипников. Рекомендуется использовать гибкую муфту, чтобы радиальная нагрузка была ниже допустимого значения, рассчитанного на серводвигатели с высокой механической прочностью. 

4. Внимание, установка серводвигателя

При установке/снятии соединительных элементов с вала серводвигателя не ударяйте молотком непосредственно по валу. (Молоток ударяет непосредственно по валу, а энкодер на другом конце вала серводвигателя должен быть выбит). Стремитесь к оптимальному совмещению концов вала (несоблюдение этого правила может привести к вибрации или повреждению подшипника). 

Серводвигатели в листогибочном прессе

Будь то ось кручения листогибочный пресс или электрогидравлический листогибочный пресс, как правило, оснащён обычным двигателем переменного тока. Конечно, если заказчик предъявляет высокие требования к частоте и точности работы станка, а также хочет добиться энергосбережения, экологичности и снижения шума, мы настоятельно рекомендуем установку серводвигателей. Далее я расскажу о серводвигателях.

Видеодемонстрация