Servo Motor

 

Um servo motor é um tipo de motor altamente preciso e totalmente obediente aos sinais de controle. É capaz de converter o sinal de tensão de entrada em torque e velocidade, acionando e controlando o objeto, garantindo que sua velocidade e posição atinjam a precisão desejada. Portanto, servomotores são muito comumente utilizados em cenários de posição e velocidade que exigem controle preciso, como amplamente utilizados em equipamentos de automação, robôs e máquinas-ferramenta CNC.

 

O servo motor geralmente é intimamente acoplado ao servo acionamento para formar um "servo sistema". O sistema inclui acessórios como servo controlador e codificador, que monitora a posição e velocidade do rotor através do sinal de feedback do codificador, e faz ajustes em tempo real de acordo com a demanda de controle para garantir a alta precisão e estabilidade do sistema.

 

A estrutura do servo motor geralmente é composta por um estator e um rotor. Geralmente há apenas um enrolamento de campo no estator, que é usado para gerar um campo magnético fixo; O rotor, entretanto, pode conter ímãs permanentes ou enrolamentos de indução. Ao alterar a corrente nos enrolamentos do estator, o rotor é acionado e gira de acordo, permitindo controle preciso de velocidade e posição. Este projeto estrutural permite que o servo motor responda rapidamente ao sinal de controle e forneça excelente desempenho em uma variedade de cenários de aplicação.

 

 

O servo motor desempenha um papel fundamental em muitas aplicações industriais, especialmente onde existem requisitos rigorosos de controle de velocidade e posição.

 

1. Controle preciso de velocidade e posição

O servo motor pode controlar com precisão a posição e a velocidade do movimento, precisão de posicionamento de 00,001 mm, para garantir que o equipamento mecânico funcione de maneira suave e precisa. Quer se trate de equipamentos de processamento, robôs ou instrumentos de precisão, os servomotores podem fornecer controle de alta precisão para atender às necessidades de operações complexas de precisão.

 

2. Controle de malha fechada

O servo motor adota um sistema de controle de circuito fechado, que pode monitorar a diferença entre a saída real e o alvo predefinido em tempo real. A velocidade, posição e direção são ajustadas através do sistema de feedback para garantir que as peças mecânicas operem de acordo com a trajetória definida ou estado esperado. Este design de circuito fechado melhora efetivamente a estabilidade da operação do equipamento e a confiabilidade do controle.

 

3. Resposta rápida

O tempo de resposta dinâmica do servo motor é geralmente de dezenas de milissegundos, o que pode responder rapidamente às mudanças no sinal de controle. A característica de resposta rápida é particularmente importante em aplicações com altos requisitos de desempenho dinâmico, como robôs, linhas de produção automatizadas e outros cenários, ajudando a alcançar execução e comutação de ações rápidas e eficientes.

 

4. Alto desempenho

O servo motor ainda mantém alta potência e eficiência sob operação em alta velocidade, o que é muito adequado para operação em condições de alta velocidade ou carga pesada. Mesmo em ambientes industriais adversos, o servo motor pode alcançar uma saída estável de alto desempenho com baixo consumo de energia e melhorar a eficiência geral do equipamento.

 

 

O princípio de funcionamento do servo motor pode ser simplesmente entendido como um processo de "sinal de entrada aciona movimento de saída".

 

1. Sinal de controle de entrada

O sistema primeiro recebe o sinal de controle de entrada. Este sinal geralmente contém um ponto de ajuste sobre posição, velocidade ou torque, especificando a ação que o servo motor precisa realizar ou o estado que precisa atingir.

 

2. Servocontrolador

Depois que o sinal de controle entra no servocontrolador, o controlador ajustará os parâmetros como corrente, tensão e frequência de acordo com a instrução do sinal para atender aos requisitos do alvo. O servo controlador processa as informações de feedback em tempo real e ajusta a saída do servo motor para garantir que seja consistente com o objetivo definido.

 

3. Servo motor

Após receber instruções do controlador, o servo motor começa a funcionar. O motor fornece o torque e a velocidade correspondentes de acordo com o sinal de controle e aciona as peças mecânicas para se moverem com precisão. O codificador dentro do servo motor também monitora continuamente o valor real de saída e envia as informações de volta ao controlador.

 

4. Movimento de saída

O servo motor emite o movimento com precisão de acordo com os requisitos do sinal de entrada, completando assim a ação esperada do sistema. Este processo de controle de precisão torna os servomotores amplamente utilizados em aplicações como automação industrial, equipamentos de controle numérico e robótica.

 

Através deste processo, o servo motor realiza o controle de movimento de alta precisão, alta resposta e alta eficiência, o que garante o funcionamento preciso do equipamento.

 

 

Precisão:O servo motor realiza o controle de malha fechada de posição, velocidade e torque, com maior precisão. O servo sistema detecta a posição e a velocidade do motor através do dispositivo de feedback (como o codificador), que pode efetivamente superar o problema de perda de sincronismo que pode ser causado pelo motor de passo. O modo de controle do motor de passo geralmente é em malha aberta, e o fenômeno de perda de sincronismo pode ocorrer quando a carga muda muito ou em alta velocidade.

 

Velocidade:O desempenho de alta velocidade do servo motor é melhor que o do motor de passo, e a velocidade nominal é geralmente entre 2.000 e 3.000 RPM e tem melhor velocidade constante. A velocidade do motor de passo é geralmente baixa e o desempenho em alta velocidade não é tão bom quanto o servo motor, por isso é mais adequado para aplicações de média e baixa velocidade.

 

Adaptabilidade:a capacidade anti-sobrecarga do servo motor é forte, geralmente pode suportar três vezes o torque nominal de sobrecarga instantânea, adequada para flutuações de carga, bem como a necessidade de condições rápidas de partida e parada. O motor de passo não possui forte capacidade anti-sobrecarga e é fácil perder o passo no caso de grande carga.

 

Estabilidade:O servo motor funciona suavemente em baixa velocidade e não produzirá um fenômeno óbvio de "passo" como o motor de passo, por isso é melhor em ocasiões que exigem resposta de alta velocidade e operação suave em baixa velocidade.

 

Tempo de resposta:O tempo de resposta dinâmica do servo motor é curto, geralmente em dezenas de milissegundos para completar a aceleração e desaceleração, adequado para aplicações com requisitos de alta velocidade de resposta. O tempo de resposta do motor de passo é relativamente lento, especialmente quando a carga muda muito, o que pode causar atraso.

 

Conforto:O calor e o ruído do servo motor são baixos, e o calor e o ruído internos do motor são reduzidos devido à operação eficiente proporcionada pelo controle de malha fechada. E o motor de passo, porque não há controle de malha fechada, geralmente produz mais vibração e ruído.

 

Estrutura:O servo motor não possui escova e comutador, o que reduz a perda por atrito, tornando o trabalho mais confiável e o custo de manutenção baixo. O motor de passo geralmente não possui escova, mas sua estrutura interna é diferente da do servo motor e irá gerar maior calor em alta velocidade.

 

Dissipação de calor:A dissipação de calor do enrolamento do estator do servo motor é mais conveniente e pode manter a temperatura estável durante longos períodos de funcionamento. O motor de passo por causa da estrutura e do modo de controle, a eficiência de dissipação de calor é relativamente baixa, fácil de aparecer no problema de aumento de temperatura de alta carga por muito tempo.

 

Inércia:A inércia do servo motor é geralmente pequena, a resposta do sistema é mais rápida, adequada para aplicações de partida-parada frequentes e de alta velocidade. A inércia do motor de passo é relativamente grande e a inércia é óbvia na partida e na parada, o que não é tão flexível quanto o servo motor.

 

Cenário de aplicação:servo motor adequado para estado de trabalho de alta velocidade e grande torque, especialmente na velocidade e precisão de altos requisitos de ocasiões de automação industrial. O motor de passo é mais usado em baixa velocidade, os requisitos de precisão de posicionamento são ocasiões relativamente baixas, como impressoras, máquinas de gravação e assim por diante.

 

Volume e peso:na mesma potência, o volume e o peso do servo motor são frequentemente menores que os do motor de passo, tornando-o mais adequado para aplicações com espaço limitado. Os motores de passo são geralmente maiores em volume e não são tão superiores quanto os servomotores em cenários onde a miniaturização precisa ser maior.

 

 

Os servo motores podem ser divididos em vários tipos de acordo com seu modo de acionamento, estrutura e cenários de aplicação, cada tipo possui características próprias e é adequado para diferentes necessidades industriais.

 

Servo motor CC

Servo motor DC usando fonte de alimentação DC, velocidade de resposta rápida, controle simples, frequentemente usado na necessidade de ocasiões de controle de alta precisão. Sua estrutura é relativamente simples, mas a escova de carvão precisa ser substituída regularmente para manter o funcionamento normal.

 

Servo motor CA

Os servomotores CA são alimentados por energia CA e são adequados para operação em condições de alta velocidade ou carga pesada. Possui as vantagens de alta eficiência e baixo custo de manutenção, por isso é amplamente utilizado na área de automação industrial.

 

Servo motor de escova

Os servomotores com escova contam com uma escova de carbono emparelhada com um comutador para mudar a direção da corrente. Embora os motores escovados sejam menos dispendiosos e mais fáceis de controlar, o desgaste da escova de carvão leva ao aumento da frequência de manutenção e é adequado para uso em algumas aplicações de carga leve.

 

Servomotores sem escova

Servo motor sem escova substitui a comutação mecânica por comutação eletrônica, não possui escova de carvão, baixo custo de manutenção e longa vida útil. O motor sem escova tem as vantagens de alta eficiência e baixo ruído, sendo adequado para equipamentos que precisam funcionar de forma estável por muito tempo.

 

Servo motor contínuo

Os servomotores contínuos são capazes de rotação contínua e são adequados para cenários de aplicação que controlam a direção e a velocidade do movimento, como robôs e linhas de produção automatizadas. Este tipo de motor pode atingir velocidade estável e posicionamento de alta precisão durante o movimento.

 

Servo motor de acionamento direto

O servo motor de acionamento direto adota o modo de acionamento direto, sem mecanismo de transmissão intermediário, o servo motor é conectado diretamente à carga, proporcionando precisão de controle extremamente alta. Este tipo de motor é normalmente utilizado em equipamentos que exigem alta precisão e resposta em alta velocidade, como equipamentos semicondutores, máquinas-ferramenta CNC, etc.

 

Microservo motor

De tamanho pequeno e peso leve, os micro servo motores são adequados para instrumentos de precisão, micro-robôs e outros cenários que exigem miniaturização e controle de alta precisão. Seu controle preciso e baixo consumo de energia fazem dele a escolha ideal para equipamentos portáteis e de pequeno porte.

 

 

A escolha de um servo motor é um passo importante para garantir a operação eficiente e estável do equipamento.

 

1. Determine a aplicação

Determine o tipo de servo motor de acordo com a aplicação específica. Por exemplo, para automação industrial e equipamentos de fabricação, são necessários servomotores com alta precisão e alta resposta dinâmica; E em robôs pequenos, portas automáticas e outras aplicações, você precisa de um servo motor de tamanho pequeno e potência moderada.

 

2. Determine as características do motor

As características do motor, como potência de saída, velocidade, torque, precisão de controle, resposta dinâmica e desempenho de carga, são a chave para a escolha de um servo motor. De acordo com os requisitos de carga do equipamento, escolha o torque e a potência adequados para garantir que o motor possa fornecer força motriz suficiente. Ao mesmo tempo, a estabilidade e a eficiência do motor em operação em alta velocidade devem ser consideradas para atender às necessidades operacionais de diferentes aplicações.

 

3. Determine o tipo de unidade

Diferentes servos usam diferentes tipos de acionamento. Ao escolher um servo motor, verifique se o inversor com o qual ele está emparelhado é compatível e capaz de fornecer tensão, corrente e funções de controle suficientes para garantir o desempenho ideal do motor.

 

4. Considere fornecedores e serviços

Escolher um fornecedor e uma marca confiáveis ​​pode melhorar muito a experiência e a vida útil do seu servo motor. Excelentes fornecedores podem não apenas fornecer produtos motores adequados, mas também fornecer suporte técnico abrangente e serviço pós-venda para garantir a operação normal e a manutenção diária do motor.

 

A empresa VSD tem vasta experiência em pesquisa e desenvolvimento de motores e dezenas de patentes técnicas, pode fornecer uma variedade de opções de servo motores de acordo com suas necessidades e oferecer suporte a serviços personalizados. Se você precisa de posicionamento de alta precisão ou resposta dinâmica rápida, a VSD pode recomendar a solução de motor certa para você.