Kas ir servomotors?
Servo motors ir motors, kas kontrolē mehānisko komponentu darbību servo sistēmā. Tas ir palīgmotors ar netiešu ātruma kontroli.
Servo motori nodrošina ļoti precīzu ātruma un pozīcijas kontroli. Tie pārveido sprieguma signālus griezes momentā un ātrumā, lai vadītu kontrolēto objektu. Servo motora rotora ātrumu kontrolē ieejas signāls, un tas var ātri reaģēt. Automātiskās vadības sistēmās tos izmanto kā izpildmehānismus, un tiem ir tādas īpašības kā neliela elektromehāniskā laika konstante, augsta linearitāte un zems palaišanas spriegums. Tie var pārveidot saņemtos elektriskos signālus leņķiskā nobīdē vai leņķiskā ātruma izvadē uz motora vārpstas. Servo motori ir sadalīti divās galvenajās kategorijās: līdzstrāvas un maiņstrāvas. To galvenā īpašība ir tāda, ka tie negriežas, kad signāla spriegums ir nulle, un to ātrums vienmērīgi samazinās, palielinoties griezes momentam.
Servo motora darbības princips
Servo motori pozicionēšanai galvenokārt paļaujas uz impulsiem. Būtībā servomotors saņem vienu impulsu un griežas par leņķi, kas atbilst šim impulsam, tādējādi panākot pārvietojumu.
Tā kā pašiem servomotoriem ir impulsu izstarošanas funkcija, tie izstaro atbilstošu impulsu skaitu katram pagrieztajam leņķim. Tas rada atgriezeniskās saites cilpu vai slēgtu cilpu starp impulsiem, kas tiek nosūtīti uz servomotoru un saņemti no tā. Tādā veidā sistēma zina, cik impulsu tika nosūtīts un saņemts servomotoram, ļaujot ļoti precīzi kontrolēt motora rotāciju un sasniegt precīzu pozicionēšanu līdz 0,001 mm.
Servo motoru pielietojums rūpnieciskajos robotos strauji attīstās. Robotu nozare piedzīvo strauju izaugsmi, un daudzi darbgaldu ražotāji, servomotoru ražotāji un citi kvalificēti uzņēmumi pievēršas robotu tirgum. Kāpēc darbgaldu ražotāji un servomotoru ražotāji tik aktīvi pārveido un attīsta robotus?
Rūpnieciskajiem robotiem ir četras galvenās sastāvdaļas: robota korpuss, servomotors, reduktors un kontrolieris. Lai darbinātu robota savienojumus, tiek izmantoti pakāpju motori, kuriem nepieciešama maksimālā jaudas-pret-svara attiecība un griezes momenta-līdz-inerces attiecība, liels palaišanas griezes moments, zema inerce un plašs un vienmērīgs ātruma diapazons. Lai robotu nozare attīstītos, ir nepieciešami sasniegumi servomotoru un integrētas vadības jomā.
Rūpnieciskā robota elektriskās servosistēmas vispārējā struktūra sastāv no trim slēgta{0}}cilpas vadības ierīcēm: strāvas cilpa, ātruma cilpa un pozīcijas cilpa. Parasti maiņstrāvas servo piedziņām vairākas funkcijas, piemēram, pozīcijas kontroli, ātruma kontroli un griezes momenta kontroli, var sasniegt, manuāli iestatot to iekšējos parametrus.
Rūpnieciskās automatizācijas nepārtrauktā attīstība saglabā augstu pieprasījumu pēc automatizācijas programmatūras un aparatūras. Pašlaik rūpnieciskajos robotos plaši izmanto maiņstrāvas un līdzstrāvas servomotorus ar augstu palaišanas griezes momentu, lielu griezes momentu un zemu inerci. Arī citi motori, piemēram, maiņstrāvas servomotori un pakāpju motori, tiek izmantoti rūpnieciskajos robotos atkarībā no to pielietojuma prasībām.
Īpaši robotu gala efektoriem (tvērējiem) jāizmanto motori ar mazāko iespējamo izmēru un svaru. Ja nepieciešama ātra reakcija, servomotoriem jābūt ar augstu uzticamību un ievērojamu īstermiņa{1}}pārslodzes spēju. Īpašas lietošanas prasības ietver: ātrumu; augsta palaišanas griezes momenta-līdz-inerces attiecība; nepārtrauktas un lineāras vadības raksturlielumi, motora ātrumam nepārtraukti mainoties līdz ar vadības signālu, dažreiz proporcionāli vai aptuveni proporcionāli vadības signālam; plašs ātruma diapazons; mazs izmērs, mazs svars un īss aksiālais izmērs; spēja izturēt skarbos ekspluatācijas apstākļus, biežu griešanos uz priekšu un atpakaļ un paātrinājumu/palēninājumu, kā arī īslaicīgu pārslodzes pretestību. Nākotnes tendences servomotoru nozarē
Mūsdienu maiņstrāvas servo sistēmām pēc pārejas no analogās uz digitālo ir visuresošas iekšējās digitālās vadības cilpas, piemēram, komutācijas, strāvas, ātruma un pozīcijas kontrole. To ieviešana galvenokārt balstās uz jaunām jaudas pusvadītāju ierīcēm, piemēram, augstas veiktspējas DSP ar FPGA, un pat īpaši servo moduļi nav nekas neparasts. Turklāt jaunas barošanas ierīces vai moduļi tiek atjaunināti ik pēc 2-2,5 gadiem, un pastāvīgi attīstās jauni programmatūras algoritmi. Apvienojumā ar tirgus pieprasījuma izmaiņām tālāk ir norādītas dažas no jaunākajām servomotoru sistēmu attīstības tendencēm:
**Augsta efektivitāte**
Lai gan augsta efektivitāte vienmēr ir bijusi svarīga servo sistēmu izstrādes tēma, tā joprojām ir jāuzlabo. Tas galvenokārt ietver paša motora efektivitātes palielināšanu: piemēram, pastāvīgo magnētu materiālu veiktspējas uzlabošanu un labāku magnētu stiprinājuma konstrukcijas dizainu; tas ietver arī piedziņas sistēmas efektivitātes palielināšanu, tostarp invertora piedziņas ķēžu optimizāciju, paātrinājuma un palēninājuma kustības optimizāciju, reģeneratīvo bremzēšanu un enerģijas atgriezenisko saiti, kā arī labākas dzesēšanas metodes.
**Tiešais brauciens**
Tiešā piedziņa ietver pagrieziena platformas servo piedziņas, izmantojot disku motorus, un lineārās servo piedziņas, kurās izmanto lineāros motorus. Novēršot starpposma mehānisko transmisijas ierīču (piemēram, pārnesumkārbu) transmisijas kļūdas, tiek sasniegts liels ātrums un augsta pozicionēšanas precizitāte. Lineāro motoru pārveidošanas vieglums ļauj miniaturizēt un samazināt dažādu ierīču svaru, izmantojot lineāros mehānismus.
Ātrgaitas, augstas precizitātes un augstas veiktspējas: tiek izmantoti augstākas-precizitātes kodētāji, augstāka paraugu ņemšanas precizitāte un datu bitu dziļums, ātrāki DSP, augstas veiktspējas rotācijas un lineārie motori bez saķeres efektiem, kā arī dažādas modernas vadības stratēģijas, piemēram, adaptīvais un mākslīgais intelekts (nepārtrauktas ātruma kontroles sistēmas, kas ir galvenās veiktspējas servo indikatori). uzlabota.
Integrācija un integrācija. Motoru, atgriezeniskās saites, vadības, piedziņas un sakaru vertikālā integrācija ir kļuvusi par attīstības virzienu pašreizējām mazjaudas{0}}servo sistēmām. Dažreiz mēs saucam motorus, kas integrē piedziņas un komunikācijas viedos motorus, un dažreiz mēs saucam piedziņas, kas integrē kustības vadību un komunikāciju par viedajiem servo piedziņām. Motoru, piedziņu un vadības ierīču integrācija ļauj ciešāk integrēt šos trīs aspektus, sākot no projektēšanas un ražošanas līdz darbībai un apkopei. Tomēr šī pieeja saskaras ar lielākiem tehniskiem izaicinājumiem un izaicinājumiem, lai izpildītu inženieru lietošanas paradumus, apgrūtinot kļūt par galveno un pārstāvot mazu, atšķirīgu segmentu kopējā servo tirgū.
**Vispārīgs pielietojums:** vispārēja-piemēra diskdziņi ir aprīkoti ar daudziem parametriem un bagātīgām izvēlnes funkcijām, kas ļauj lietotājiem viegli konfigurēt tos piecos darbības režīmos, nemainot aparatūru: V/F vadība, bezsensoru atvērtā-cilpas vektora vadība, slēgtas-cilpas plūsmas vektora vadība, pastāvīgā magnēta bezsuku vadība un maiņstrāvas servomotora vadība. Piemēroti dažādiem lietojumiem, tie var darbināt dažāda veida motorus, piemēram, asinhronos motorus, pastāvīgo magnētu sinhronos motorus, bezsuku līdzstrāvas motorus un pakāpju motorus. Tie var arī pielāgoties dažādiem sensoru veidiem, pat tiem, kuriem nav pozīcijas sensoru. Daļēji-slēgtas-cilpas vadības sistēmu var izveidot, izmantojot motorā iebūvēto-atgriezenisko saiti, vai augstas precizitātes, pilnībā slēgtas{10}}cilpas vadības sistēmu var izveidot, savienojot ar ārējiem pozīcijas, ātruma vai griezes momenta sensoriem, izmantojot saskarni.
**Inteliģentas funkcijas:** mūsdienu maiņstrāvas servo piedziņām ir parametru atmiņa, kļūmju pašdiagnostika un analīzes funkcijas. Lielākajai daļai importēto disku ir slodzes inerces mērīšana un automātiska pastiprinājuma regulēšana. Daži var automātiski noteikt motora parametrus un automātiski noteikt kodētāja nulles pozīciju, bet citi var automātiski nomākt vibrāciju. Elektronisko pārnesumu, elektronisko izciļņu, sinhronās izsekošanas, interpolācijas kustības un citu vadības funkciju integrēšana ar piedziņu nodrošina labāku pieredzi servo lietotājiem.
