Сервоприводы – это пары, состоящие из двигателя с датчиком позиционирования, отслеживающего различные параметры движения (скорость, перемещение, точку нахождения, угол поворота и т.д.), и управляющего блока, считывающего данные с датчика и автоматически поддерживающего работу двигателя в нужном режиме.
Image result for servo drive
Ключевыми достоинствами сервоприводов является наличие обратной связи и высокая точность в перемещении и позиционировании подвижных частей различных устройств, поэтому серводвигателями оснащено практически все прецизионное оборудование с ЧПУ - станки, роботы, автоматизированные промышленные линии и проч.
Сервоприводы характеризуются большим количеством параметров и свойств, ключевые из которых необходимо знать, чтобы ориентироваться в море предложений.

Основные характеристики сервоприводов

Основные характеристики сервопривода - это его тип, момент и максимальная скорость вращения.

Крутящий момент.

Одна из двух основных характеристик.
Крутящий момент (усилие на валу) – фактор, отвечающий за меру вращающей силы, приложенной к физическому телу(какой вес способен удержать привод в горизонтальном положении на рычаге с заданным параметром длины).

Крутящий момент бывает номинальный(сервопривод может работать с таким моментом, приложенным к валу, любое количество времени) и пиковым(кратковременно увеличенным, что достигается дополнительной закачкой тока в обмотки мотора). При работе с моментом, превышающим номинальный, идет повышенный нагрев двигателя и ключей драйвера, и длительная работа(более нескольких секунд) может вывести привод из строя. Именно по моменту смотрят, пригоден ли сервопривод для выполняемой задачи, сможет ли он вращать то, что должен вращать. Момент разные сервоприводы выдают по разному, он может быть примерно постоянным на всем спектре оборотов, или падать на малых оборотах, или наоборот, на больших. Крутящий момент обеспечивается током в обмотках, и большинство сервоприводов могут кратковременно выдавать на вал момент больше номинального, указанного в паспорте, но очень недолго, чтобы не перегреть обмотки статора.

Скорость вращения

Вторая важнейшая характеристика.
Скорость вращения – величина, показывающая, с какой максимальной угловой скоростью может вращаться привод;важная величина, если мотор используется как привод для механических шпинделей.
Скорость, развиваемая сервоприводом, ограничивается массой факторов - его типом, установленным энкодером, балансировкой ротора.

Скорость-моментная характеристика

Кривая зависимости момента от скорости - комбинированная характеристика из двух предыдущих. Особенное значение имеет для асинхронных сервоприводов, так как синхронные способны путем закачки дополнительного тока в обмотки увеличивать крутящий момент в широких пределах, поддерживая требуемый уровень.

Вид привода.


Вид сервопривода это его основная качественная характеристика. В завимости от рассматриваемого аспекта, сервоприводы могут быть синхронные и асинхронные, щеточные и бесщеточные. Каждый вид сервоприводов обладает своими преимуществами.

Асинхронный сервопривод

Это бесщеточные приводы на базе асинхронного двигателя с установленным энкодером, сигнал с которого подключен к преобразователю частоты, поддерживающему обратную связь. Подобные сервоприводы часто ставятся на шпиндели фрезерных станков, так как они развивают достаточно высокую скорость вращения, необходимую для обработки - до 10000 об/мин и более. Энкодеры на них при этом ставят небольшого разрешения, так как задачи прецизионного позиционирования от них не требуется. Эти сервоприводы отличаются тем, что их скорость-моментная характеристика заметно зависит от оборотов.

Синхронный сервопривод

Отличительной характеристикой синхронные сервоприводов является и способность точно позиционировать и удерживать вал с малым рысканием. Щеточные синхронные приводы заметно дешевле бесщеточных, так как в них нет редкоземельных магнитов, и они обладают большей перегрузочной способностью, однако у них есть подверженные износу щетки, которые требуют регулярной замены.
 
Подвидом синхронных сервоприводов является шаговый гибридный сервопривод. Его отличие в том, что такие приводы способны удерживать вал совершенно без рыскания, но они существенно медленней разгоняются и теряют момент с увеличением скорости - их скорость-моментная характеристика представляет собой постоянно убывающую кривую, максимум момента такие приводы выдают когда вал неподвижен.


Рассмотрим ниже остальные характеристики и виды приводов.

  • Тип. Сервоприводы производятся в огромном числе вариантов, но прежде всего под этим понятием понимают вентильный 3-фазный двигатель с драйвером, или BLDC-мотор с драйвером. Кроме того, существуют шаговые сервоприводы,
    дисковые:
    Image result for disk servo drive,
    линейные:
    Image result for linear servo drive
    а также сервоприводы на асинхронных двигателях с энкодером и т.п.
  • размер:
    – крупногабаритные (49×25×40 мм) весом от 50 до 90 г;
    – стандартные (40×20×37 мм) весом 40-80 г;
    – микроприводы (22×15×25 мм), вес которых не превышает 25 г;
  • интерфейс управления– параметр, отвечающий за прием управляющих сигналов. По типу интерфейса сервоприводы могут быть аналоговыми (скорость вращения задается напряжением на входе), цифровыми с большим количеством вариантов, напр. STEP/DIR, CANopen, проприетарные протоколы
  • Фланец двигателя очень важен
  • Разрешение и тип датчика угла поворота. Энкодер задает точностные параметры мотора. В зависимости от энкодера меняется минимальный шаг привода, точность поддержания позиции и плавность хода. Так же некоторые энкодеры хранят данные о позиции даже при отключенном питании, что делает такой привод очень полезным на станке, т.к. для этой оси не нужно каждый раз при включении питания искать базу.
Таковы самые ключевые характеристики, которые влияют на подбор сервопривода. Если вас интересуют другие аспекты, пишите нам на почту.