Сервопривод: виды, управление, принцип работы
Содержание:
- Устройство сервопривода
- Как работает сервопривод
- Управление серводвигателем
- Виды и характеристики сервоприводов
- Плюсы и минусы сервомоторов
В конструкциях современного оборудования, создаваемого на базе высоких технологий, постоянно развиваются и совершенствуются различные автоматические процессы. Среди них широкое распространение получил сервопривод, устанавливаемый с целью совершения отдельными элементами и деталями постоянных динамических движений. Эти устройства обеспечивают постоянный контроль над углами поворота вала, устанавливают нужную скорость в приборах электромеханического типа.
Составной частью этих систем являются серводвигатели, которые дают возможность управлять скоростями в нужном диапазоне в установленный промежуток времени. Таким образом, все процессы и движения могут периодически повторяться, а частота этих повторов закладывается в системе управления.
Устройство сервопривода
Основные детали, из которых состоит типовой серводвигатель – ротор и статор. Для коммутации применяются специальные комплектующие в виде штекеров и клеммных коробок. Управление, контроль и коррекция процессов осуществляется с помощью отдельного управляющего узла. Для включения и выключения сервопривода используется отдельная система. Все детали, помещаются в общем корпусе.
Практически во всех сервоприводах имеется датчик, работающий и отслеживающий определенные параметры, такие как положение, усилие или скорость вращения. С помощью управляющего блока поддерживается автоматический режим необходимых параметров при работе устройства. Выбор того или иного параметра происходит в зависимости от сигналов, поступающих от датчика в установленные промежутки времени.
Разница между сервоприводом и обычным электродвигателем заключается в возможности установки вала в точно заданное положение, измеряемое в градусах. Установленное положение, так же, как и другие параметры, поддерживаются блоком управления.
Их принцип работы заключается в преобразовании электрической энергии в механическую, с помощью электродвигателя. В качестве привода используется редуктор, позволяющий снизить скорость вращения до требуемого значения. В состав данного устройства входят валы с шестернями, преобразующими и передающими крутящий момент.
Как работает сервопривод
Вращение выходного вала редуктора, связанного шестернями с сервоприводом, осуществляется путем запуска и остановки электродвигателя. Сам редуктор необходим для регулировки числа оборотов. Выходной вал может быть соединен с механизмами или устройствами, которыми необходимо управлять. Положение вала контролируется с помощью датчика обратной связи, способного преобразовывать угол поворота в электрические сигналы и на котором построен принцип работы всего устройства.
Этот датчик известен также, под названием энкодера или потенциометра. При повороте бегунка, его сопротивление будет изменяться. Изменения сопротивления находится в прямой пропорциональной зависимости с углом поворота энкодера. Данный принцип работы позволяет устанавливать и фиксировать механизмы в определенном положении.
Дополнительно каждый серводвигатель имеет электронную плату, обрабатывающую внешние сигналы, поступающие от потенциометра. Далее выполняется сравнение параметров, по результатам которого производится запуск или остановка электродвигателя. Следовательно, с помощью электронной платы поддерживается отрицательная обратная связь.
Подключить серводвигатель можно с помощью трех проводников. По двум из них подается питание к электродвигателю, а третий служит для прохождения сигналов управления, приводящих вал в определенное положение.
Предотвратить чрезмерные динамические нагрузки на электродвигатель возможно с помощью плавного разгона или такого же плавного торможения. Для этого применяются более сложные микроконтроллеры, обеспечивающие более точный контроль и управление позицией рабочего элемента. В качестве примера можно привести жесткий диск компьютера, в котором головки устанавливаются в нужную позицию с помощью точного привода.
Управление серводвигателем
Основное условие, чтобы серводвигатель мог нормально работать, заключается в их функционировании совместно с так называемой системой G-кодов. Эти коды представляют собой набор команд управления, заложенный в специальную программу.
Если в качестве примера взять ЧПУ – числовое программное управление, то в данном случае сервоприводы будут взаимодействовать с преобразователями. В соответствии с уровнем входного напряжения они способны изменить значение напряжения на возбуждающей обмотке или якоре электродвигателя.
Непосредственное управление серводвигателем и всей системой осуществляется из одного места – блока управления. Когда отсюда поступает команда на прохождение определенного расстояния по оси координат Х, в цифровом аналоговом преобразователе возникает напряжение определенной величины, которое и поступает в качестве питания привода этой координаты. В серводвигателе начинается вращательное движение ходового винта, связанного с энкодером и исполнительным органом основного механизма.
В энкодере вырабатываются импульсы, подсчитываемые блоком, выполняющим управление сервоприводом. В программе заложено соответствие определенного количества сигналов с энкодера, установленному расстоянию, которое должен пройти исполняющий механизм. В нужное время аналоговый преобразователь, получив установленное число импульсов, прекращает выдачу выходного напряжения, в результате, серводвигатель останавливается. Точно так же под влиянием импульсов восстанавливается напряжение, и возобновляется работа всей системы.
Виды и характеристики
Серводвигатели выпускаются в самых разных вариантах, позволяющих использовать их во многих областях. Основные конструкции разделяются на коллекторные и бесколлекторные, предназначенные для работы от постоянного и переменного тока.
Кроме того, каждый сервомотор может быть синхронным и асинхронным. Синхронные устройства обладают способностью задавать высокоточную скорость вращения, а также углы поворотов и ускорение. Эти приводы очень быстро набирают номинальную скорость вращения. Сервоприводы в асинхронном исполнении управляются за счет изменения параметров питающего тока, когда его частота меняется с помощью инвертора. Они с высокой точностью выдерживают заданную скорость даже при самых низких оборотах.
В зависимости от принципиальной схемы и конструкции, сервоприводы могут быть электромеханическими и электрогидромеханическими. Первый вариант, включающий редуктор и двигатель, отличается низким быстродействием. Во втором случае действие происходит очень быстро за счет движения поршня в цилиндре.
Каждый сервопривод характеризуется определенными параметрами:
- Крутящий момент или усилие, создаваемое на валу. Считается наиболее важным показателем работы сервопривода. Для каждой величины напряжения существует собственный крутящий момент, отражаемый в паспорте изделия.
- Скорость поворота. Данный параметр представляет собой определенный период времени, который требуется, чтобы изменить позицию выходного вала на 600. Эта характеристика также зависит от конкретного значения напряжения.
- Максимальный угол поворота, на который может развернуться выходной вал. Чаще всего эта величина составляет 180 или 3600.
- Все сервоприводы разделяются на цифровые и аналоговые. В зависимости от этого и осуществляется управление сервоприводом.
- Питание серводвигателей. В большинстве моделей используется напряжение от 4,8 до 7,2В. Питание и управление осуществляется с помощью трех проводников.
- Возможность модернизации в сервопривод постоянного вращения.
- Материалы для редуктора могут использоваться самые разные. Шестерни изготавливаются из металла, карбона, пластика или комбинированных составов. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Например, пластиковые детали плохо выдерживают ударные нагрузки, но устойчивы к износу в процессе длительной эксплуатации. Металлические шестерни, наоборот, быстро изнашиваются, зато они обладают высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам.
Плюсы и минусы сервомоторов
Благодаря унифицированным размерам, эти устройства легко и просто устанавливаются в любые конструкции. Они безотказны и надежны, каждый из них работает практически бесшумно, что имеет большое значение при их эксплуатации на сложных и ответственных участках. Даже на невысоких скоростях можно добиться точности и плавных перемещений. Каждый сервопривод может быть настроен персоналом, в зависимости решения тех или иных задач.
В качестве недостатков отмечаются определенные сложности при настройках и сравнительно высокая стоимость.
electric-220.ru
Что такое серводвигатель
+7(499)705-27-88 | +7(4852)23-08-28 | mail@interlaser.ru | Корзина Menu- Главная
- Каталог продукцииstart blogging
- Лазерные станки
- Фрезерные станки
- Режущие плоттеры
- Лазерные маркеры
- Лазер для резки металла
- Плазморезы ЧПУ
- Фрезы
- Комплектующие
- Услуги
- Лазерная резка
- Лазерная гравировка
- Фрезерные работы
- Доставка
- Поддержка
- Гарантийное обслуживание
- Документы и файлы
- Контакты
Каталог продукции
Станки лазерной обработки Фрезерные станки с ЧПУ Режущие плоттеры Лазерные маркеры Станки лазерной резки металла Лазерная сварка Фрезы Плазморезы ЧПУ КомплектующиеДополнительно
- Фотогалерея
- Видеотека
- Вакансии
- Документы и файлы
- Лизинг и Кредит
- Сервисное обслуживание
Руководства и инструкции
- Для лазерных станков
- Для фрезерных станков с ЧПУ
- Для режущих плоттеров
- Для лазерных маркеров
- Для лазерной резки металла
- Комплектующих
Статьи
- Лазерное оборудование
- Лазерные технологии
- Фрезерные станки
- Лазерная маркировка
- Режущие плоттеры
- Деревообработка
- Плазменная резка металла
- Лазер
interlaser.ru
Серводвигатели – что это такое и какие есть виды?
Серводвигатель работает в большом диапазоне скоростей, при этом практически не имея акустического шума, биения и вибрации.
Часто в состав двигателя входят датчики скорости и позиционирования, а управляются они инвертором (преобразователем частоты).
Серводвигатель отличается от обычного электродвигателя тем, что управляется линейно, а, значит, очень точно.
Управление может осуществляться по положению, моменту и скорости, поэтому такие типы двигателей используются для слежения, позиционирования и контурной обработки деталей.
Наиболее распространенными считаются четыре вида серводвигателей:
- • Синхронный;
- • Асинхронный;
- • Синхронный реактивный;
- • Серводвигатель постоянного тока.
В промышленности широко используются два первых вида двигателей – остальные применяются для решения специфических и сложных задач.
Синхронные серводвигатели
Эти классические трехфазные синхронные двигатели, получающие возбуждение от нескольких постоянных магнитов. Дополнительно в них встроен датчик положения ротора.
Как видим, вся конструкция очень компактна и надежна. Основное достоинство таких двигателей – отсутствие инерции. Они разгоняются и останавливаются за тысячные доли секунды, отлично совмещаются с различными импульсными станками и системами, а также за счет своей линейности прекрасно управляются при помощи компьютерных программ.
Синхронные серводвигатели применяют там, где необходимо с высокой точностью поддерживать крутящий момент и позиционировать различные плоскости с максимальной точностью.
Асинхронные серводвигатели
Отличный вариант для сверхдинамичных систем. Достоинства таких типов двигателя в:
- • высокой скорости вращения;
- • практически нулевом моменте инерции;
- • малом весе и компактности;
- • принудительной вентиляции.
Вентиляция продлевает срок службы двигателя на 30-40 процентов и позволяет использовать его практически в любых замкнутых пространствах. Также стоит отметить, что для крепления датчика обратной связи нет необходимости использовать отдельные узлы.
Благодаря таким свойствам асинхронный двигатель часто применяют в станках с ЧПУ – он позволяет добиться минимизации динамического и статистического рассогласования во время работы.
Также смотрите на видео, как сделать позиционирование серводвигателя от энкодера.
euroelectrica.ru
Ответы@Mail.Ru: Что такое «сервопривод»?
Сервопривод, она же серва, servo, рулевая машинка — устройство, обеспечивающее преобразование сигнала в строго соответствующее этому сигналу перемещение (как правило, поворот) исполнительного устройства. Представляют собой прямоугольную коробку с мотором, схемой и редуктором внутри и выходным валом, который может поворачиваться на строго фиксированный угол, определяемый входным сигналом. Как правило, этот угол имеет предел в 60 градусов, иногда 180.На вал надевается рычаг в форме круга, креста или перекладинки для передачи вращающего движения на рабочий орган. После поворота вал остается в этом положении, пока не придет иной управляющий сигнал. Смысл сервопривода в гарантированном выполнении заданной команды. Если внешняя сила не позволит выполнить поворот на нужный угол, сервопривод всеравно закончит движение после окончания действия мешающего внешнего воздействия. Воспрепятствовать этому может лишь разрушение сервопривода, снятие внешнего управляющего сигнала или пропадание напряжения питания.
[ Наверх ]
· Какие бывают сервоприводы?
Сервоприводы бываюочень т разные. Большинство сервоприводов имеет похожую внешность: как правило, это черный прямоугольный корпус (внутри которого прячутся мотор, шестерни и управляющая схема) с крепежными ушками по бокам и выходным валом, расположенным на верхней крышке. К валу крепится сменный (в комплекте) передаточный элемент в виде диска (с отверстиями по кругу) , в виде креста с отверстиями на концах всех его перекладин или в виде рычага, крепящегося к выходному валу либо своим центром, либо одним из концов. Как правило, этот сменный элемент белого цвета.
Бывают сервоприоводы в виде цилиндра, тогда его верхня часть при работе поворачивается вокруг своей оси. Бывают сервоприводы со шкивом (катушкой) вместо выходного вала. На шкив наматывается (или сматывается) тросик, с помощью которого управляют каким-то внешним приспособлением, например, парусом в моделях судов или яхт.
Сервопривод — электрическое исполнительное устройство. Он подключается с помощью трех проводов к управляющему устройству (драйверу или контроллеру) и источнику питания.
По способу управления сервоприводы бывают аналоговые и цифровые.
Аналоговые управляются аналоговым сигналом, буквально частотой, параметры которой задаются с помощью широтно–импульсной модуляции или ШИМ (см. ) . Цифровые управляются цифровым сигналом, представляющим собой кодовые команды, передаваемые по последовательному интерфейсу. Аналоговые сервоприводы намного дешевле цифровых.
Сервоприводы различаются габаритами.
Существуюттак называемые «стандартные» сервоприводы. Это сервы, габариты и вес которых в общем модельном ряду имеют некотрые средние значения. Они самые дешевые, в пределах 10…20 долларов. При уменьшении или увеличении размеров сервопривода в сторону от «стандартного» цена сервопривода возрастает пропорционально отклонению размеров. Как и самые маленькие (микросервы) , так и самые большие (супермощные) сервоприводы — это самые дорогие устройства, цена которых может доходить до сотен долларов.
Сервоприводы различаются материалом шестеренок.
Самые дешевые сервоприводы — с шестернями из пластмассы. Более дорогие — с одной выходной шестерней из металла. Самые дорогие — с металлическими шестернями. Соответственно виду материала изменяется нагрузочная способность сервопривода. Самый слабый сервопривод — с пластиковыми шестернями, самый мощный — с металлическими.
Сервоприводы различаются типом подшипников
Самые дешевые не имеют подшипников вообще. Пластмассовые шестерни на пластмассовых валах крутятся в отверстиях пластмассовых пластин, соединяющих шестерни в единый редуктор. Это самые недолговечные сервоприводы.
Более дорогие сервоприводы имеют металлическую, обычно латунную, втулку на выходном валу. Эти вервы более долговечны. Еще боле дорогие сервы имеют настоящий подшипник на выходном валу, на который приходится самая большая нагрузка. Подшипник может быт
otvet.mail.ru
Что такое серводвигатель
Если разбираться в вопросе, что такое серводвигатель, для начала стоит понять основное – это не сам двигатель, а точный механизм, состоящий из привода с отрицательной обратной связью и датчика, контролирующего параметры, скажем, скорости, положения, усиления и много другого. К тому же, использование современных технологий в области использования таких механизмов позволяет в довольно высокой степени повлиять на поведение автомобиля. И вот почему.
Что такое серводвигатель
Сам по себе, вопрос, что такое серводвигатель, подразумевает, что такой механизм предназначен для работы в довольно широком диапазоне скоростей с целью улучшения плавности хода и понижения разного рода вибраций и шумов, которые неизменно возникают в процессе движения. Достигается это за счет того, что преобразователь частоты, называемый инвертором, в режиме реального времени передает на привод параметры скорости и положения, а привод, контролируемый датчиком, следует заданным характеристикам в автоматическом режиме.
Что касается видов таких устройств, то вопрос, что такое серводвигатель, подразумевает несколько типов, которые применяются в современном машиностроении. Различают четыре типа серводвигателей. Это – асинхронный, синхронный, двигатель постоянного тока и реактивный привод. В силу наибольшей распространенности первых двух, нужно рассматривать именно их.
Как утверждают многие специалисты, разрешающие проблему, что такое серводвигатель, то здесь мы наблюдаем преимущество, которое заключается в низком моменте инерции, максимальной скорости и высоких динамических характеристиках, а также, малом весе и принудительной вентиляции. Само собой разумеется, что улучшение хода автомобиля достигается за счет снижения статического и динамического рассогласования. К тому же, такой двигатель является достаточно недорогостоящим и применяется практически везде.
Другое дело – синхронные двигатели, которые являются довольно дорогостоящим удовольствием. Естественно, они имеют тот же низкий момент инерции ротора по сравнению с крутящим моментом, однако, обеспечивают более высокую точность, которая достигается за счет применения трехфазного механизма с возбуждением от постоянных магнитов. Именно это влияет на основные характеристики автомобиля. Наверняка, каждый сталкивался с таким термином, как время разгона. Так вот, именно такой двигатель способен его максимально снизить. Кроме того, разбираясь в том, что такое серводвигатель, следует обратить внимание, что только приводы такого типа имеют программное управление, и именно поэтому, они применяются в дорогих марках автомобилей, в которых имеется бортовой компьютер. Если разобраться, наличие такого компьютера позволяет еще и провести полную диагностику с достаточно малой степенью погрешности при определении неисправности. Вообще, считается, что такие приводы наиболее надежны, хотя по цене, относятся к очень высокой категории.
Самые интересные новости:
загрузка…
expirience.ru
СЕРВОМОТОР — это… Что такое СЕРВОМОТОР?
механ. устройство, действующее сжатым воздухом или паром и служащее для облегчения управления переводным механизмом паровоза. С. применяются на мощных паровозах ИС, ФД, ТА и ТБ. В простейшем виде С. представляет собой цилиндр, поршень к-рого через крейцкопф соединен системой передаточных рычагов и тяг с рычагом переводного вала, с кривошипом 3 распределительного золотничка, производящего впуск и выпуск воздуха из цилиндра, и тягой 7 с перекидным рычагом 1. В нормальном положении обе полости цилиндра заполнены сжатым воздухом. Если повернуть перекидной рычаг 1 вперед, то его поворот посредством тяги 7, рычага 2 и кривошипа 3 передастся золотничку и он откроет выход воздуху из передней полости цилиндра в атмосферу. Поршень под перевесом давления сжатого воздуха, находящегося в задней полости, передвинется вперед и тягой 5 повернет переводной вал в направлении, соответствующем переднему ходу паровоза. В то же время крейцкопф 4 при помощи поводка 6 вернет рычаг 2 и кривошип 3 в их нормальное положение, прекратив тем самым дальнейший выпуск воздуха из передней полости цилиндра.
Поршень, так. обр., уравновесится. Если рычаг 1 повернуть еще дальше вперед, то поршень вновь передвинется в ту же сторону, увеличивая наполнение (отсечку) пара в цилиндрах паровозной машины. При вращении рычага 1 назад поршень будет двигаться также назад, поворачивая рычаг переводного вала в направлении, соответствующем заднему ходу паровоза. В этой простейшей конструкции С. (паровозы ФД) не имеется ручного привода к переводному валу; при наличии же такого привода (паровозы ИС) система передаточных тяг и рычагов усложняется, но сущность действия С. остается неизменной.
Технический железнодорожный словарь. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство. Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941.
dic.academic.ru