Servomotory, známé také jako servosystémy nebo přesné aktuátory, jsou elektromechanická zařízení, která mají zásadní význam pro řízení pohybu v průmyslové automatizaci. Servomotory, vyvinuté pro přesnou regulaci polohy, rychlosti a točivého momentu, nabízejí stabilní výkon a rychlou odezvu, takže i operace s velkými nároky na dynamické nastavení a extrémní přesnost probíhají úžasně efektivně.

Ve stále náročnějších průmyslovém prostředí jsou servomotory klíčovou součástí automatizovaného řízení; jejich provoz je bezpečný, stabilní a velmi spolehlivý i při proměnlivém zatížení a nepřetržitých výrobních cyklech.

Co kompletní pohonné jednotky obsahují?

Hlavními částmi jsou servomotory s enkodéry a jejich ovladače. Ovladačřídí servomotor porovnáváním cílových hodnot se skutečnou hodnotou poskytovanou ve formě zpětné vazby z enkodéru. Enkodér nepřetržitě poskytuje údaje o poloze a rychlosti pro přesné řízení pohybu.

Druhy servomotorů

V průmyslové automatizaci je znalost druhů servomotorů dostupných na trhu nezbytná pro konstrukci výkonných zařízení, která jsou přesná, stabilní a provozně účinná. Každý druh servomotoru má specifické vlastnosti, které odpovídají různým požadavkům aplikací, od lehkých a opakujících se procesů až po velmi složité operace s náročnými mechanickými požadavky. Vhodná volba servopohonu přímo ovlivňuje spolehlivost a produktivitu celého systému.

AC servomotory (střídavý proud)

AC servomotory jsou bezkartáčové synchronní motory s permanentními magnety konstruované pro provoz s nízkým napětím. Jsou určeny do průmyslového prostředí, vydrží velké zatížení a nepřetržitý provoz a zároveň skvěle regulují točivý moment. Běžně se používají v CNC strojích, na ramenech robotů a v automatizovaných montážních linkách, kde jsou důležité velký výkon a spolehlivost, např. EMMT-AS.

DC servomotory (stejnosměrný proud)

DC servomotory jsou synchronní bezkartáčové motory s permanentními magnety, zkonstruované pro provoz s nízkým napětím (24...48 V). Řídí se shodně s jinými bezkartáčovými motory (BLDC nebo EC) prostřednictvím regulace stejnosměrného proudu z elektronického ovladače. Vyznačují se rychlou odezvou s dobrým řízením polohy a rychlosti, jsou ideální pro aplikace s malou spotřebou energie, jako je lehká robotika, laboratorní přístroje a jednoduché polohovací systémy, příkladem EC serva je EMMT-EC.

Krokové motor s uzavřenou regulační smyčkou

Kombinují krokové motory s nepřetržitým odměřováním polohy, proto se vyrovná s případnými ztrátami kroků. Jsou ideální pro lehkou automatizaci a automatizační systémy vyžadující přesnost. Jsou méně nákladné než tradiční servomotory. Příkladem jsou EMMT-ST a EMMB-ST.

Lineární servomotor

Tento typ generuje namísto rotačního pohybu pohyb lineární, a to velmi přesně. Je ideální pro inspekční zařízení, lékařské aplikace a průmyslové procesy vyžadující řízený přímý posun.

Výhody

Servomotory mají oproti běžným motorům několik výhod, díky nimž mají v moderní průmyslové automatizaci zásadní význam:

Přesnost

Jedinečnost servomotorů spočívá v jejich schopnosti dosáhnout mimořádné přesnosti pohybů a polohování. Na rozdíl od běžných motorů, které pracují se stálou rychlostí bez zpětné vazby o poloze, servomotory používají enkodéry nebo čidla, která nepřetržitě a přesně sledují polohu hřídele. Zpětná vazba umožňuje nastavení kdykoliv a zaručí, že se motor pohybuje s přesností na zlomky stupně. Přesnost je nezbytná v mnoha průmyslových aplikacích, například u strojů CNC, robotů a automatizačního vybavení.

Řízení

Další nesrovnatelnou výhodou oproti běžným motorům je možnost řízení. Díky propracované konstrukci a použití pokročilých algoritmů v řízení dokážou přesně řídit rychlost, polohu a točivý moment. Zatímco běžné motory jsou omezeny na zapnutí/vypnutí nebo základní regulaci otáček, servomotory lze programovat tak, aby plnily složité úlohy s jemnými změnami rychlosti a polohy. Jsou ideální pro aplikace, které vyžadují vysokou míru přizpůsobivosti a dokonalé řízení.

Dynamická odezva

Dynamická odezva servomotorů je další oblastí, ve které překonávají běžné motory. Díky nepřetržité zpětné vazbě a schopnosti okamžitého přizpůsobení se řídicím povelům mohou servomotory rychle reagovat na změny zatížení nebo provozních podmínek. Jsou mimořádně účinné v dynamickém prostředí s rychle se měnícími provozními podmínkami, například při automatické manipulaci a v adaptivních výrobních linkách. Schopnost pohotově reagovat na přesné příkazy a okamžitě měnit režim je zásadní pro udržení efektivity a kvality automatizovaných procesů.

Jaké jsou součásti servomotorů?

Servomotory tvoří několik klíčových součástí, které společně poskytují přesné řízení pohybu:

Motor

Hlavní částí servomotoru je samotný motor, může být stejnosměrný (DC) nebo střídavý (AC), v závislosti na konkrétní aplikaci. DC motory se běžně používají v aplikacích vyžadujících přesné řízení otáček a točivého momentu při nízkých otáčkách, zatímco AC motory se upřednostňují v aplikacích s vysokým výkonem a vysokými otáčkami. Motor převádí elektrickou energii na mechanický pohyb a jeho konstrukce je optimalizována pro rychlou odezvu a účinnost v proměnlivých provozních cyklech.

Enkodér

Enkodér, neboli snímač polohy, je klíčovou součástí, která odlišuje servomotory od běžných motorů. Nepřetržitě a přesně odměřuje polohu hřídele motoru a poskytuje nepřetržitou zpětnou vazbu pro řízení. Existují dva hlavní typy enkodérů: inkrementální a absolutní. Inkrementální enkodéry poskytují informace o pohybu hřídele, zatímco absolutní enkodéry udávají přesnou polohu hřídele v daném okamžiku. Zpětná vazba je pro přesné řízení pohybu podstatná a umožňuje nepřetržité změny hodnot tak, aby byl provoz udržován v požadovaných parametrech.

Ovladače pro servomotory

Ovladače pro servomotory jsou inteligentní jednotkou pro servomotor, která interpretuje vstupní příkazy z řídicího systému (např. PLC nebo počítače) a upravuje činnost motoru v souladu se zpětnou vazbou přijatou od enkodéru. V ovladačích probíhají složité řídicí algoritmy, jako je regulace PID (proporcionální, integrální, derivační), pro přesné dodržení otáček, polohy a točivého momentu motoru. Ovladače pro servomotor také mohou dynamicky měnit chod motorů tak, aby zvládaly změny zatížení a dalších provozních podmínek a zaručily optimální výkon, např. CMMT-AS nebo CMMT-ST.

Výběr správného servomotoru pro Vaši aplikaci

Výběr správného servomotoru pro Vaši aplikaci je rozhodující pro zajištění efektivního a spolehlivého provozu systému. Každá aplikace má specifické požadavky a motor musí být vybrán podle vlastností pohybu, zatížení a prostředí, ve kterém bude pracovat.

Analyzujte zatížení

Zjistěte, jaký typ pohybu je požadován: přímočarý nebo rotační? Je zátěž velká nebo malá? Stálá nebo proměnlivá? Uvedené informace jsou nezbytné pro určení výkonu, točivého momentu a přesnosti, které jsou pro danou aplikaci potřebné.

Vyhodnocení požadované přesnosti a rychlosti

Aplikace s rychlými pohyby nebo velmi přesným polohováním mohou vyžadovat motory s vysokým rozlišením enkodérů a řízení schopné nepřetržité regulace. Rychlost a přesnost musí být vyváženy tak, aby splňovaly požadavky na provoz, aniž by tím byla ohrožena stabilita systému.

Kontrola kompatibility systému

Ujistěte se, že je servomotor kompatibilní s Vaším řízením, protokolem komunikace (např. EtherCAT, PROFINET atd.) a napájením. Kompatibilita zaručuje snazší integraci a stabilní provoz.

Vezměte v úvahu okolní prostředí.

Motory musí být vhodné do podmínek, ve kterých budou pracovat, jako je vystavení prachu, vlhkosti, vibracím nebo extrémním teplotám. Výběr modelu s odpovídajícím stupněm krytí (např. IP) je zásadní pro předcházení poruchám a prodloužení jeho životnosti.

Analýza nákladů a přínosů

Robustnější a přesnější motory jsou často spojeny s většími počátečními náklady, ale z dlouhodobého hlediska mohou mít rychlejší návratnost díky vyšší produktivitě, úsporám energie a kratším prostojům. Při hodnocení vždy vezměte v úvahu dlouhodobé provozní náklady.

Použijte konfigurátor Electric Motion Sizing a vyberte si svůj elektrický nebo elektromechanický pohon - rychle, snadno a přesně.

Závěrečné shrnutí

Servomotory jsou klíčové pro stále inteligentnější a adaptivnější automatizaci. Díky kombinaci přesnosti, rychlosti a přizpůsobivoati jsou nepostradatelné v celé řadě odvětví.

Pro konstruktéry, systémové integrátory a výrobce, kteří hledají chytřejší řešení pro řízení pohybu, je pochopení úlohy servomotoru nejen užitečné, ale přímo nezbytné.