Servomotoren, ook bekend als servosystemen of precisieactuatoren, zijn elektromechanische apparaten die fundamenteel zijn voor motion control in industriële automatiseringsprocessen. Servomotoren zijn ontwikkeld om positie, snelheid en draaimoment nauwkeurig te regelen en bieden stabiele prestaties en snelle reacties, zodat zelfs bewerkingen met hoge eisen aan dynamische aanpassingen en extreme precisie verbazingwekkend efficiënt verlopen.

In steeds veeleisender industriële omgevingen is de servomotor een belangrijk onderdeel van de automatiseringstechniek. Hij zorgt voor veilige, stabiele en uiterst betrouwbare activiteiten, zelfs bij een variabele belasting en continue productiecycli.

Wat is een servomotor drive systeem?

Een servomotor drive systeem bestaat uit een servomotor drive, een servomotor en een encoder. De servomotor drive regelt de servomotor door de streefwaarden te vergelijken met de actuele feedback van de encoder en de motor overeenkomstig aan te passen. De encoder levert continu positie- en snelheidsgegevens voor nauwkeurige motion control.

Soorten servomotoren

In de industriële automatiseringstechniek is inzicht in de typen servomotoren die op de markt verkrijgbaar zijn essentieel voor het ontwerpen van hoogwaardige motion control systemen die precisie, stabiliteit en operationele efficiëntie kunnen leveren. Elk type servomotor heeft specifieke karakteristieken die voldoen aan verschillende toepassingseisen, van lichte en repetitieve processen tot zeer complexe bewerkingen met hoge mechanische eisen. De keuze van de juiste servoactuator heeft een directe invloed op de betrouwbaarheid en productiviteit van het totale systeem.

AC servomotor (wisselstroom (AC))

De AC servomotor is een borstelloze, permanent gemagnetiseerde synchrone motor die is geconstrueerd voor laagspanning. De controller is ontworpen voor industriële omgevingen, ondersteunt hoge belastingen en continue bedrijfscycli en biedt een uitstekende draaimomentregeling. Deze motoren worden vaak gebruikt in CNC-machines, robotarmen en geautomatiseerde assemblagelijnen, waar hoge prestaties en betrouwbaarheid essentieel zijn, bijvoorbeeld EMMT-AS.

DC servomotor (gelijkstroom)

De DC servomotor is een borstelloze, permanent gemagnetiseerde synchrone motor geconstrueerd voor extra lage spanning (24...48V). Als een type borstelloze DC motor (BLDC of EC) heeft deze een elektronische servomotor drive nodig om het schakelen van gelijkstromen te beheren. De controller reageert snel en heeft een goede positie- en snelheidsregeling, waardoor deze ideaal is voor toepassingen met een laag vermogen, zoals lichte robotica, laboratoriuminstrumenten en eenvoudige positioneersystemen, zoals EMMT-EC.

Gesloten regelkring stappenmotor

Combineert de constructie van een stappenmotor met realtime terugkoppeling, waardoor stapverliezen worden geëlimineerd. Ideaal voor lichte automatisering en systemen die precisie vereisen zonder het hoge prijskaartje van een traditionele servomotor, bijv. EMMT-ST en EMMB-ST.

Lineaire servomotor

In plaats van roterende bewegingen genereert dit type lineaire bewegingen en doet dat uiterst nauwkeurig. Hij is perfect voor inspectie-apparatuur, medische toepassingen en industriële processen waarbij een gecontroleerde rechtlijnige verplaatsing nodig is.

Voordelen

Servomotoren bieden verschillende voordelen ten opzichte van conventionele motoren, waardoor ze essentieel zijn in de moderne industriële automatisering:

Precisie

Het vermogen van servomotoren om buitengewone precisie in bewegingen en positionering te bereiken, maakt ze uniek. In tegenstelling tot conventionele motoren, die werken met een constante snelheid zonder positieterugkoppeling, gebruiken servomotoren encoders of sensoren om de exacte positie van de as continu te monitoren. Deze feedback maakt realtime aanpassingen mogelijk en zorgt ervoor dat de motor bewegingen maakt met een precisie die kan oplopen tot fracties van een graad. Deze karakteristiek is essentieel in industriële toepassingen waar precisie essentieel is, zoals CNC-machines, robotica en automatiseringstechniek.

Control

De besturing die servomotoren bieden, is nog een ongeëvenaard voordeel ten opzichte van conventionele motoren. Ze kunnen snelheid, positie en draaimoment nauwkeurig regelen dankzij hun geavanceerde constructie en het gebruik van geavanceerde algoritmen in de controller. Terwijl conventionele motoren beperkt zijn tot aan/uit-operaties of basis snelheidsregeling, kunnen servomotoren geprogrammeerd worden om complexe taken uit te voeren die subtiele variaties in snelheid en positionering vereisen. Hierdoor zijn ze ideaal voor toepassingen die een hoge mate van flexibiliteit en verfijnde besturing vereisen.

Dynamische respons

De dynamische respons van servomotoren is een ander gebied waarop ze conventionele motoren overtreffen. Dankzij hun realtime feedbacksysteem en de mogelijkheid om zich onmiddellijk aan te passen aan besturingscommando's, kunnen servomotoren snel reageren op veranderingen in belasting of bedrijfsomstandigheden. Hierdoor zijn ze uiterst effectief in dynamische omgevingen met snel veranderende bedrijfsomstandigheden, zoals in geautomatiseerde handlingsystemen en adaptieve productielijnen. In staat zijn om onmiddellijk te reageren op precieze commando's en de werking onmiddellijk aan te passen is cruciaal voor het behouden van efficiëntie en kwaliteit in geautomatiseerde processen.

Wat zijn de onderdelen van servomotoren?

Een servomotorsysteem bestaat uit verschillende sleutelcomponenten die samenwerken voor een nauwkeurige motion control:

Motor

De kern van een servomotor is de motor zelf, die gelijkstroom (DC) of wisselstroom (AC) kan zijn, afhankelijk van de specifieke toepassing. DC-motoren worden vaak gebruikt in toepassingen die een nauwkeurige regeling van snelheid en draaimoment bij lage snelheden vereisen, terwijl AC-motoren de voorkeur genieten in toepassingen met een hoog vermogen en hoge snelheden. De motor zet elektrische energie om in mechanische beweging en de constructie is geoptimaliseerd voor een snelle respons en efficiëntie in variabele bedrijfscycli.

Encoder

De encoder, of positiesensor, is een cruciale component die servomotoren onderscheidt van conventionele motoren. Hij meet de exacte positie van de motoras in realtime en geeft zo continue feedback aan de motorcontroller. Er zijn twee hoofdtypen encoders: incrementele en absolute. Incrementele encoders geven informatie over de beweging van de as, terwijl absolute encoders de exacte positie van de as op elk moment aangeven. Deze feedback is essentieel voor nauwkeurige motion control en maakt realtime aanpassingen mogelijk zodat de werking binnen de vereiste parameters blijft.

Servomotor drive

De servomotor drive is de intelligentie achter de servomotor, interpreteert invoeropdrachten van het besturingssysteem (zoals een PLC of computer) en past de werking van de motor aan op basis van feedback van de encoder. Deze voert complexe regelalgoritmen uit, zoals PID (proportioneel, integraal, derivaat), om de snelheid, de positie en het draaimoment van de motor nauwkeurig te regelen. De servomotor drive kan ook dynamisch de werking van de motor aanpassen aan belastingsvariaties en andere bedrijfsomstandigheden, waardoor optimale prestaties worden gegarandeerd, bijv. CMMT-AS of CMMT-ST.

De juiste servomotor voor uw toepassing kiezen

Het kiezen van de juiste servomotor voor uw toepassing is essentieel om ervoor te zorgen dat een systeem efficiënt en betrouwbaar werkt. Elke toepassing heeft specifieke vereisten en de motor moet worden geselecteerd op basis van de karakteristieken van de beweging, de belasting en de omgeving waarin hij zal werken.

De belasting analyseren

Begrijp het type beweging dat vereist is: is het lineair of roterend? Is de belasting zwaar of licht? Constant of variabel? Deze antwoorden zijn essentieel om het vermogen, draaimoment en precisie te bepalen die nodig zijn voor de toepassing.

Evalueer de gewenste nauwkeurigheid en snelheid

Toepassingen die hoge snelheden of een zeer nauwkeurige positionering vereisen, hebben mogelijk motoren met encoders met hoge resolutie en controllers nodig die realtime aanpassingen kunnen uitvoeren. Snelheid en precisie moeten in evenwicht zijn om aan de operationele eisen te voldoen zonder de stabiliteit van het systeem in gevaar te brengen.

Compatibiliteit systeem testen

Controleer of de servomotor compatibel is met uw controller, communicatieprotocol (zoals EtherCAT, PROFINET, enz.) en spanningstoevoer. Compatibiliteit garandeert een eenvoudigere integratie en een stabiele werking.

Overweeg de bedrijfsomgeving

De motor moet geschikt zijn voor de omgevingsomstandigheden waarin hij zal werken, zoals blootstelling aan stof, vocht, trillingen of extreme temperaturen. Het kiezen van een model met de juiste beschermingsgraad (bijvoorbeeld IP) is van vitaal belang om storingen te voorkomen en de levensduur te verlengen.

Kosten-batenanalyse

Robuustere en preciezere motoren brengen vaak hogere initiële kosten met zich mee, maar op de lange termijn kunnen ze een beter rendement opleveren door een hogere productiviteit, energiebesparingen en minder stilstand. Houd bij je evaluatie altijd rekening met de operationele kosten op lange termijn.

Gebruik onze configurator Electric Motion Sizing en bepaal snel, gemakkelijk en nauwkeurig de grootte van uw elektrische of elektromechanische aandrijfsysteem.

Laatste gedachten

Nu automatiseringstechniek steeds intelligenter en adaptiever wordt, is de servomotor een belangrijke factor in die evolutie. De combinatie van precisie, snelheid en flexibiliteit maakt het onmisbaar in een breed scala van industrieën.

Voor engineers, systeemintegrators en fabrikanten die op zoek zijn naar slimmere oplossingen voor motion control, is het niet alleen nuttig maar ook essentieel om de rol van de servomotor te begrijpen.