Что представляют собой сервоприводы и как они работают. Какие бывают виды сервоприводов. Где применяются сервоприводы в промышленности и робототехнике. Каковы преимущества использования сервоприводов.
Что такое сервопривод и как он работает
Сервопривод — это электромеханическое устройство, обеспечивающее точное управление положением, скоростью и ускорением исполнительного механизма. Ключевой особенностью сервопривода является наличие обратной связи, позволяющей контролировать фактическое положение и скорость вала двигателя.
Основные компоненты сервопривода включают:
- Электродвигатель (как правило, бесколлекторный)
- Датчик обратной связи (энкодер или резольвер)
- Блок управления
- Редуктор (в некоторых конструкциях)
Принцип работы сервопривода основан на сравнении заданного и фактического положения вала. При возникновении рассогласования блок управления подает сигнал на двигатель для устранения ошибки. Это обеспечивает высокую точность позиционирования.
Виды сервоприводов
По типу используемого двигателя сервоприводы подразделяются на:
- Коллекторные DC-сервоприводы
- Бесколлекторные DC-сервоприводы
- AC-сервоприводы
По типу датчика обратной связи различают:
- Сервоприводы с энкодером
- Сервоприводы с резольвером
Также сервоприводы классифицируют по мощности, точности позиционирования, быстродействию и другим параметрам.
Применение сервоприводов в промышленности
Сервоприводы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своим преимуществам:
- Высокая точность позиционирования
- Быстрый отклик на управляющий сигнал
- Плавность движения
- Высокий КПД
- Компактность и малый вес
Рассмотрим основные сферы применения сервоприводов в промышленности.
Металлообработка
В станках с ЧПУ сервоприводы обеспечивают точное перемещение рабочих органов. Это позволяет изготавливать детали сложной формы с высокой точностью. Сервоприводы используются в:
- Токарных станках
- Фрезерных станках
- Шлифовальных станках
- Электроэрозионных станках
Упаковочное оборудование
В упаковочных линиях сервоприводы применяются для:
- Точного дозирования продукции
- Синхронизации движения конвейеров
- Управления механизмами резки и сварки упаковки
Робототехника и сервоприводы
Сервоприводы являются ключевым компонентом современных роботов. Они обеспечивают точное и быстрое перемещение звеньев робота, что критически важно для выполнения сложных манипуляций.
Промышленные роботы-манипуляторы
В промышленных роботах сервоприводы используются для приведения в движение суставов робота. Это позволяет роботу выполнять такие операции как:
- Сварка
- Окраска
- Сборка
- Паллетирование
Коллаборативные роботы
В коллаборативных роботах, предназначенных для совместной работы с человеком, сервоприводы обеспечивают плавность движений и быструю реакцию на внешние воздействия. Это повышает безопасность работы.
Преимущества использования сервоприводов Sigma 5 и MP2300
Сервоприводы серий Sigma 5 и MP2300 от компании Yaskawa обладают рядом преимуществ:
- Высокая динамика — время отклика менее 250 мкс
- Широкий диапазон мощностей — от 50 Вт до 15 кВт
- Встроенные функции безопасности
- Поддержка различных промышленных сетей
- Удобные инструменты для настройки и диагностики
Эти характеристики делают данные серии сервоприводов оптимальным выбором для широкого спектра применений в промышленности и робототехнике.
Сервоприводы в автоматизации зданий
Помимо промышленности, сервоприводы активно применяются в системах автоматизации зданий. Основные области применения включают:
- Управление климатическими системами
- Автоматизация освещения
- Управление шторами и жалюзи
- Системы контроля доступа
Использование сервоприводов в этих системах позволяет повысить энергоэффективность зданий и улучшить комфорт пользователей.
Перспективы развития сервоприводов
Технологии сервоприводов продолжают развиваться. Основные тенденции включают:
- Повышение энергоэффективности
- Интеграция функций безопасности
- Разработка «умных» сервоприводов с расширенными возможностями диагностики
- Применение новых материалов для улучшения характеристик
Эти разработки открывают новые возможности для применения сервоприводов в различных отраслях.
Термоэлектрический сервопривод — применение, принцип действия, монтаж, характеристики
Принцип действия:
Термоэлектрический сервопривод регулирует температуру воздуха в комнате с помощью комнатного термостата. Сервопривод открывает или закрывает клапан в зависимости от установленной температуры комнатного термостата. Информация о рабочем режиме передается электрическим импульсом от комнатного термостата до сервопривод через кабельное соединение. Термоэлектрический сервопривод работает беззвучно.
Применение:
Термоэлектрический сервопривод является частью системы управления отопления и предназначается для работы с термостатическими клапанами резьбой M30x1,5. Особенно подходит для регулировки температуры в выделенной зоне, а также для регулировки температуры пола. Устройством можно управлять при помощи комнатного термостата, используя измерения комнатной температуры. Регулирование обогрева осуществляется с помощью воскового датчика, обеспечивающего работу двойного действия.
Через прозрачное стекло можно увидеть втулку. Верхнее положение втулки указывает на открытом положении термостатического клапана.
Монтаж
- Необходимо открутить защитный колпачок с термостатического клапана
- Не используйте гаечный ключ или подобные инструменты
- Установить сервопривод на термостатический клапан; одной рукой, нажмите на сервопривод сверху , чтобы закрыть клапан. Другой рукой, затяните гайку вручную.
- Соединительный кабель не может быть в непосредственном контакте с объектами высокой температуры: трубами, радиаторами, и т.д.
- Электрическое подключение выполнить в соответствии с инструкцией
- Для регулирования гидравлической системы все отопительные контуры должны быть открыты
- В случае демонтажа, в первую очередь необходимо отключить термоэлектрический сервопривод от электропитания
Подключение электричества
Технические данные
| Номер артикула | 603200055 | 603200054 |
| Напряжение | 24V DC (+-0,1V) | 230V AC (+-3V) |
| Время открытия / закрытия при 25 ° C | ок. 3 мин |
ок.3 мин |
| Постоянный ток | 75mA | 7,5mA |
| Ток переключения | 400mA | 300mA |
| Макс. температура воды в клапане | 80°C | 80°C |
| Макс. температура окружающей среды | <55°C | <55°C |
| Температура хранения | <45°C | <45°C |
| Длина кабеля | 0,7m | 0,7m |
Внимание
- При отсутствии напряжения, восковой датчик не нагревается. Таким образом, сервопривод закрывается.
- Подключение электричества должно выполняться квалифицированным специалистом в соответствии с разрешениями и нормами.
- Запрещено разбирать сервопривод, так как это может вызвать необратимое повреждение
- В случае повреждения сервопривода, следует немедленно отключить его от электричества.
- Не стоит самостоятельно менять соединительный кабель. Ремонт может быть осуществлен только производителем.
- Сервопривод необходимо чистить слегка влажной тряпкой. Не стоит употреблять химические средства для его очистки.
- Гарантийный срок составляет 24 месяца с даты покупки.
Поделиться | Share it
Принцип работы серводвигателя | Статьи Первый ампер
Сервопривод – это механизм со специальным датчиком для отслеживания заданных параметров, блоком управления и двигателем. Этот механизм предназначен для установки в различное станочное оборудование, а также применения в процессах автоматизации производства. Сервоприводы также активно используются в системах отопления, кондиционирования. В целом они востребованы везде, где нужно задавать движение, а также обеспечивать регулировку ускорения или замедления.
Что такое сервопривод, для чего и где используется.
Сервопривод – это механизм, который подлежит размещению под требуемым углом для фиксации в нужном положении. Он представляет собой силовой агрегат, который управляется посредством отрицательной обратной связи. За счет этого обеспечивается чуткий контроль заданных параметров движения. Сервоприводы также в обязательном порядке оснащаются датчиками и блоком контроля для автоматической поддержки требуемых условий.
Учитывая то, что сервопривод отвечает за главные функции механизма, в случае его выхода из строя, необходим оперативный ремонт серводвигателей. Поэтому его эксплуатацию важно доверять исключительно опытным мастерам. Обслуживание сервоприводов предусматривает замену энкодеров и резольверов, изношенных подшипников и т.д. Однако перед тем, как выполнить ремонт сервомоторов, важно также позаботиться о профессиональной диагностике. При этом стоит исключить попытки самостоятельного определения для последующего устранения проблемы. Они могут привести только к повторной поломке и полному выходу из строя сервомотора.
Если посмотреть на сферы применения, то чаще всего сервоприводы используются в робототехнике и в процессе создания манипуляторов. Они также необходимы для работы систем «теплого пола». Применение сервомоторов обеспечивает возможность автоматической регулировки температуры путем ее понижения или повышения.
Серводвигатели также нашли свое применение в автомобилестроении. Они интегрируются с замками. К тому же их используются для переключения скоростей в автоматической КПП и переключения режимов климата.
Без сервоприводов нельзя обойтись и в грузовом оборудовании. Эти механизмы предназначены для подбора подходящего режима работы. Они необходимы для того, чтобы захватить, поднять, транспортировать, опустить или отпустить предмет любого размера и веса.
Следует заметить, что сервоприводы могут использоваться и во многих других отраслях. Они будут востребованы везде, где нужен точный контроль движения вала.
Принцип действия и конструкция устройства
Работа сервомоторов основывается на командах управления, которые содержатся в специальной программе.
Например, в станках ЧПУ управление осуществляется при помощи стойки числового программного управления. При получении команды создается определенное напряжение, передающееся для питания привода. В результате этого действия в сервомоторе начинает вращаться ходовой винт, с которым связан датчик и исполнительный орган станочного оборудования.
Программное обеспечение предусматривает, что определенное количество сигналов с датчика соответствует конкретному расстоянию, которое прошел исполняющий механизм. Следовательно, при получении требуемого количества импульсов выдается нулевое значение выходного напряжения. После этого происходит остановка серводвигателя.
Конструкция сервомотора предусматривает наличие:
· ротора;
· статора;
· комплектующих для коммутации;
· энкодера;
· узла управления и контроля;
· системы включения и выключения;
· корпуса.
Главной конструктивной особенностью сервомоторов считается возможность управления этими силовыми агрегатами посредством изменения скорости вращения ротора, момента и положения.
Еще одна особенность заключается в наличии обратной связи.
Для включения и выключения такого мотора используются резисторы, потенциометры и микропроцессоры. Основу работы серводвигателей составляет принцип сравнения заданного значения и показателей датчиков.
Основные характеристики.
При выборе сервомоторов стоит обратить внимание на такие характеристики как:
· Усиление на валу. От этого показателя зависит крутящий момент. Поэтому он является определяющей характеристикой. В паспорте сервомотора часто указывается сразу несколько показателей для разных значений напряжения.
· Скорость поворота. Данный параметр также влияет на работу сервопривода. Скорость поворота указывается в параметре времени.
· Тип устройства. Существует 2 варианта – цифровой и аналоговый. Для управления первым вариантом используются кодовые команды, последовательная передача которых выполняется через интерфейс. Для управления аналоговыми устройствами подаются частоты с определенным параметрами.
· Питание. Чаще всего данный показатель находится в пределах с 4,8 до 7,2 В.
· Угол поворота. Данный параметр может быть равен 180 или 360 градусам.
Как осуществляется управление серводвигателем, Сервомоторы работают по следующему алгоритму:
· Получение входящих управляющих импульсов со значением угла поворота или скорости и направления вращения.
· Сравнение полученного значения с показателями на датчике.
· Действие электропривода, соответствующее полученной команде. Это может быть поворот, замедление, ускорение и т.д.
Чтобы задать сервомотору требуемое действие, нужно послать управляющий сигнал. Определение положения, которое должен занять сервопривод, зависит от длины импульсов. Полученный импульс сравнивается с значениями заложенных команд. Например, если длина двух импульсов разная, то происходит включение электромотора. Если же длины импульсов одинаковые, то происходит его остановка.
Где и для чего применяется?
Чаще всего сервомоторы используются в точных приборах, программируемых станках, робототехнике и т.
д. Данные механизмы нашли свою популярность в авиамоделировании.
Сегодня происходит развитие и изменение сервоприводов. В сервомоторах, которые сегодня выпускаются на рынке увеличилось количество обмоток. Также произошло увеличение скорости разгона и вращения. Теперь обмотки размещаются даже снаружи магнита. За счет этого решения повышается КПД устройств.
Современные технологии также позволили отказаться от коллектора и использовать постоянные магниты ротора. Сегодня самыми востребованными на рынке можно назвать серводвигатели, функционирующие от программируемого контроллера. Применение таких устройств позволяет создать высокоточные приборы и современную технику.
Такой фактор как высокая точность, поспособствовал развитию и востребованности сервомоторов. К тому же современные цифровые разработки используют компьютер как для настройки, так и управления этими устройствами. За счет этого обеспечивается упрощение работы.
Остается добавить, что серводвигатели необходимы для перемещения выходного вала в требуемое положение и его автоматического удержания.
К тому же с их помощью задаются движения механизма, которые координируются вращениями вала.
4 Популярные области применения серводвигателей
Перейти к содержимому13 сентября 2019 г.
Серводвигатели широко используются для управляемого линейного или углового движения. Они развернуты в системах, с которыми мы взаимодействуем каждый день, а также в более специализированных механических системах. Обычно работая с устройством обратной связи по положению, таким как энкодер или резольвер, серводвигатели также требуют управления для обратной связи с пользователем; эти детали доступны по отдельности, чтобы соответствовать специализированным приложениям конечных пользователей, или в готовых интегрированных конструкциях.
Для чего используются серводвигатели
Эти двигатели могут различаться по конструкции, чтобы работать почти постоянно в одном направлении или иметь высокоточную обратную связь, которая знает местоположение двигателя в каждый момент времени.
Это делает этот тип двигателя адаптируемым и достаточно функциональным, чтобы соответствовать всем видам систем и сред, как физически, так и с точки зрения производительности. Давайте рассмотрим некоторые из наиболее популярных приложений для серводвигателей, с некоторыми из которых вы, вероятно, знакомы, а о других вы, возможно, еще не думали.
Камеры, телескопы и антенны
Идет ли речь о поиске радиосигнала, съемке изображений галактики на расстоянии световых лет или объекта в студии, серводвигатели часто играют решающую роль в фокусировке оборудования, используемого для выполнения этих задач. Это хорошие примеры того, как серводвигатели могут быть полезны как в прецизионных, так и в линейных и вращательных приложениях.
Лифтовая техника
Безопасность — это главное, когда проектировщики планируют и строят транспортные системы зданий. В лифтах обычно используются серводвигатели для безопасного и плавного перемещения пассажиров в некоторых из самых высоких зданий в мире.
Вы можете узнать больше о том, как некоторые из наших систем обратной связи и управления были переработаны специально для интеграции в лифтовые приложения здесь.
Робототехника
Роботы в моде, и их практическое применение, по-видимому, растет с каждым днем. Почти во всех конструкциях роботов используются серводвигатели из-за их эффективного и переменного размера, плотности усилия и точности. Эти приложения для роботов могут варьироваться от управления остановкой, запуском и скоростью детонации бомб или беспилотных пожарных машин до соединений роботов-манипуляторов.
Промышленное производство
Производители активно разрабатывают роботизированные решения, чтобы уменьшить вероятность человеческой ошибки и ускорить процессы. К ним относятся руки, требующие точного движения и углового позиционирования для сварки и/или перемещения материалов на короткие расстояния, вплоть до роботов для захвата и размещения, которые могут переносить груз с одной стороны завода на другую.
Все они обычно используют серводвигатели для управления движением или вращением в условиях, которые часто могут быть экстремальными или опасными.
Это еще не все. Точность и мощность серводвигателей являются ключевыми факторами в производственных машинах, которые гнут или режут листы металла, а также в фрезерных станках, которые режут более плотные детали из металлов или те, которые требуют экстремальной мощности и скорости для манипулирования. Серводвигатели также используются во вращающихся элементах конвейерных систем, популярных в розливе, упаковке, текстильной и полиграфической промышленности.
Заключение
Зачем использовать серводвигатели? Ответ становится все яснее с каждым днем: по мере развития технологий все больше и больше беспилотных систем требуют надежной мощности, точности и скорости. Благодаря большему, чем когда-либо, разнообразию обратной связи и управления, проверенная временем конструкция и производительность серводвигателя стали более эффективными и применимыми, чем когда-либо.
Если вы хотите более глубоко изучить эту или любую другую тему управления движением, мы предоставим вам наших экспертов. Запишитесь на консультацию прямо сейчас, чтобы начать поиск конкретных решений ваших проблем.
