Serwonapędy - napędy krokowe

Serwomechanizmy

Czym są i jak działają serwonapędy? Serwonapędy są to urządzenia służące do precyzyjnego pozycjonowania. Wykorzystywane są wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba wyznaczenia pozycji. Zastosowanie znalazły m.in. w maszynach numerycznych CNC, liniach produkcyjnych oraz maszynach synchronicznych. Serwonapęd dzielimy na bez szczotkowy silnik synchroniczny, sterownik oraz akcesoria. Kompletny układ do pozycjonowania składa się z serwomotoru, serwowzmacniacza, przewodów/złączek. W zależności od potrzeb aplikacji serwosilnik jest w wykonaniu z hamulcem lub bez hamulca. Obecnie serwonapędy wyposażone są w szereg interfejsów oraz protokołów komunikacyjnych takich jak CAN, DEVICENET czy MODBUS. Dzięki połączeniu kilku funkcjonalnych rozwiązań układy te dają wiele możliwości. Maszyny, których działanie jest wspomagane serwonapędami, spełniają swoje zadania szybko, precyzyjnie i niezawodnie. Obecny rynek systemów pozycjonowania bardzo prężnie się rozwija. Został szczególnie doceniony pośród robotyków. Producenci nieustannie pracują nad modernizacją sprzętu, mającą na celu zaspokojenie ciągle zmieniających się potrzeb rynku. Nadmienić należy, iż rynek serwonapędów jest z jednym z najszybciej rozwijających się rynków techniki napędowej. Dodatkowo pozwalają niejednokrotnie na zastosowanie silników o mniejszej mocy. Mniejszej niż w przypadku systemów opartych o falownik lub silnik krokowy.

Serwonapęd – jak jest zbudowany?

Serwonapęd zbudowany jest z poszczególnych elementów takich jak: 

• sterownik,
• silnik synchroniczny bez szczotkowy,
• enkoder/czujnik,
• niezbędny osprzęt.

Kluczowym elementem w budowie serwonapędu jest silnik elektryczny, który zasilany jest prądem przemiennym lub stałym, jest to zależne od danego modelu serwonapędu. Serwosilniki dzielimy na trzy podstawowe grupy: serwosilniki AC synchroniczne, serwosilniki AC indukcyjne oraz serwomotory DC. Poszczególne serwomotory różnią się: efektywnością, łatwością obsługi, miejscem zastosowania. Silnik to głównym element, który połączony jest ze sterownikiem, którego zadaniem jest przetwarzanie wartości nastaw silnika. Serwosterownik może być wbudowany w silnik lub zamontowany bezpośrednio na nim. Sterowniki niekiedy wyposażone są również w liczniki czasu, kalkulatory czy też komparatory. Za informację zwrotną z kolei odpowiada enkoder. W zależności od rodzaju jest to: enkoder inkrementalny, enkoder absolutny, enkoder magnetyczny czy enkoder pojemnościowy. Zwięźle rzecz ujmując, cała praca serwonapędu to zamknięta pętla sprężenia zwrotnego. Ponadto każdy serwo napęd wymaga odpowiednich akcesoriów np. okablowanie, złączki, których zadaniem jest przesyłanie sygnału ze sterownik do silnika. Mówiąc o okablowaniu, chodzi o: kabel enkoderowy oraz kabel zasilający. Wszystkie wyżej wymienione elementy są niezbędne w budowie serwonapędu. Dodatkowo serwonapęd posiada bogate wyposażenie w porty komunikacyjne (np. RS-232; RS-485) oraz obsługę licznych protokołów komunikacyjnych (np. Modbus, CANOpen, Profibus). W celu prawidłowej pracy układu serwo niezbędne jest jego prawidłowe podpięcie. W tym celu niezbędne są odpowiednie kable zasilające oraz kable enkoderowe.

Korzyści ze stosowania serwonapędów

Zastosowanie serwonapędów automatyce przemysłowej jest szerokie. Serwonapędy stosuje się miejscach, gdzie zachodzi potrzeba wyznaczania pozycji. Przykładami zastosowań serwonapędów są: linie produkcyjne, maszyny synchroniczne czy też maszyny numeryczne CNC. Dodatkowo wykorzystywane są w maszynach pakujących czy też przenośnikach, ale również w maszynach rozwijania/zwijania. Serwonapędy są niezastąpione w maszynie dokręcania śrub, gdzie jest określony moment siły. Zastosowanie serwonapędów umożliwia wykonanie dynamicznych ruchów, wyznaczają pozycjonowanie elementów oraz pozwalają na skrupulatną kontrolę prędkości, oraz kąta obrotu. Dzięki zastosowaniu serwonapędu przy maszynach, mamy gwarancje, iż nasz proces technologiczny będzie przebiegał szybko, sprawnie, a w razie awarii nie odniesiemy większych problemów. Serwonapędy stały się kluczowymi elementami automatyki przemysłowej. Z uwagi, iż są uniwersalnymi urządzeniami o szerokiej funkcjonalności, zakres ich zastosowań jest szeroki. Z powodzeniem sprawdzają się w wielu różnorodnych aplikacjach automatyki przemysłowej. Coraz częściej konstruktorzy zastępują serwonapędami falowniki lub silniki krokowe. Pomimo faktu, iż takie rozwiązanie niesie za sobą poniesienie na starcie większych kosztów związanych z zakupem sprzętu, to w ogólnym rozrachunku wysokość poniesionych wydatków jest porównywalna. Układy stworzone w oparciu o systemy pozycjonowania dzięki swojej niezawodności redukują koszty eksploatacji oraz konserwacji.

Serwonapędy – zasada działania

Dzisiejsza automatyka przemysłowa wykorzystuje serwonapędy na szeroką skalę. Nie każdy jednak zna zasadę działania tych urządzeń. Istota ich funkcjonowania opiera się na pozycjonowaniu osi zgodnie z ustalonymi parametrami ruchu. Wprawienie osi w ruch jest zadaniem silnika synchronicznego będącego integralną częścią urządzenia. W zależności od potrzeb użytkownik może wzbogacić urządzenie śrubą pociągową. Śrubą, dzięki której ruch obrotowy zostanie zamieniony na ruch liniowy. Zastosowanie serwonapędów jest wskazane tam, gdzie układ pozycjonujący powinien zachować pożądaną pozycję oraz szybkość działania bez względu na istniejące zakłócenia.

Serwosilnik wraz z serwowzmacniaczem tworzy układ przeznaczony do pozycjonowania osi. Pozycjonowanie odbywa się w oparciu o wyspecyfikowane parametry ruchu (prędkość, przyspieszenie, pozycja). Serwomechanizmy mają możliwość regulacji, dzięki czemu urządzenia mogą pracować bez względu na zakłócenia. Działanie serwomechanizmu opiera się na następujących elementach:

• Silnik,
• sterowniki,
• moduł sprzężeń zwrotnych.

Wyżej wymienione elementy tworzą mechanizm pracujący w układzie zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. Elementem wykonawczym jest silnik elektryczny, sterownik generuje wartości nastaw. Natomiast informacja zwrotna pochodzi od enkodera/resolwera. Ponadto układy pozycjonowania mają możliwość zmiany ruchu obrotowego na ruch liniowy. Energia bezwładności wytwarzane przez serwosilnik pochłaniana jest przez serwowzmacniacz. W procesie pochłaniania energii wykorzystywany jest hamulec dynamiczny. Dzięki temu procesowi jest możliwe płynne hamowanie serwosilnika, a co się z tym wiąże zahamowanie go w wyznaczonej pozycji.

Najważniejsze właściwości serwonapędów

Systemy pozycjonujące charakteryzują się przede wszystkim wysokim stopniem sprawności. Sprawności urządzenia nie zmienia się nawet podczas pracy z dużym obciążeniem. Ponadto napęd służący do pozycjonowania mają możliwość osiągania wysokiego przyspieszenia kątowego wirnika. Dodatkowo serwo odznacza się wysoką płynnością regulacji oraz dynamiki pracy. Systemy pozycjonujące dzięki temu sprawdzają się w pracy z silnikami z magnesami trwałymi. Gdzie występuje potrzeba szybkiej reakcji na dyspozycję wychodzącą z układu sterowania pojawiająca się ze względnie małego momentu bezwładności. Należy również nadmienić, iż całościowy koszt związany z zakupem, montażem oraz eksploatacją jest stosunkowo niski. Na wysokość kosztów wpływa przede wszystkim brak elementów mechanicznych, które stosunkowo szybko ulegają uszkodzeniu podczas pracy, a ich serwis oraz postój procesu niesie za sobą dodatkowe, niejednokrotnie wysokie koszty. Kolejnym elementem zmniejszającym koszty eksploatacyjne jest wydłużony czas smarowania łożysk.

Serwonapędy – odpowiedź na potrzeby nowoczesnej automatyki

Nie ulega wątpliwości, że serwonapędy są bardzo istotne dla współczesnej robotyki przemysłowej i automatyki przemysłowej. Z uwagi na szerokie możliwości regulacyjne, mogą one w doskonały sposób wspomagać pracę wtryskarek oraz maszyn wiertniczych. Nie sposób także pominąć ich zastosowania w procesie produkcji, pakowania, zwijania lub rozwijania materiałów, a także dokręcania rozmaitych elementów. Inżynierowie chętnie stosują układy serw w obrabiarkach sterowanych numerycznie, piłach do cięcia w locie czy maszynach CNC. Napędy do pozycjonowania zostały szczególnie docenione w prężnie rozwijającej się gałęzi przemysłu, jaką jest robotyka. W tym przypadku urządzenie te, cenione są przede wszystkim z uwagi na kompaktowe wymiary a przy tym dużą moc, co szczególnie cenione jest przez inżynierów robotyki. Podążając za oczekiwaniami rynku, producenci zadbali, aby nowoczesne układy pozycjonowania spełniały wszelkie normy bezpieczeństwa, a co się z tym wiąże, posiadały szereg odpowiednich funkcji. Kolejną odpowiedzią na potrzeby rynku jest zadbanie o rozbudowaną komunikację. Najnowsze urządzenia bez problemu przesyłają dane w czasie rzeczywistym. Obecnie oferowane serwo napędy cechują się wysoką precyzją oraz szybkością pracy.

Serwonapędy — dlaczego warto je kupić na Automatyka-sklep.eu

Automatyka-Sklep.eu oferuje wysokiej jakości serwonapędy renomowanych producentów. W ofercie sklepu znajduje się szeroka gama serwosilników, serwowzmacniaczy oraz dedykowanego osprzętu niezbędnego, który odgrywa kluczową rolę w całym przebiegu pracy urządzenia. Klienci znajdą w automatyka-sklep znajdą między innymi: złączki mocy, złączki enkoderowe, złączki sygnałowe, złączki komunikacyjne, przewody komunikacyjne, przewody enkoderowe, kable zasilające, konwertery, programatory. Oferowane są między innymi układy pozycjonowania takich producentów jak Delta Electronics czy Estun. Poszczególne urządzenia dostępne są w różnym wykonaniu oraz seriach. Dostępne są serwomotory z hamulcem lub bez hamulca. Ponadto oferowane są silniki z uszczelką olejową, z wałkiem ze wpustem oraz o różnych wymiarach wałka. Każdy producent oferuje różne serie systemów do pozycjonowania. Począwszy od wykonania ekonomicznego, przez jednostki uniwersalne po urządzenia zaawansowane technologicznie. W ofercie sklepu znajdują się układy pozycjonujące z różnym typem napięcia zasilania. Dostępne są z serwowzmaciaczami o zasilaniu 1 x 230V oraz 3 400V. Dzięki tak rozbudowanej ofercie produktowej klienci znajdują odpowiednie rozwiązania dopasowane do indywidualnych potrzeb. W odpowiednim doborze sprzętu do danej aplikacji pomogą wykwalifikowani automatycy, służący pomocą na każdym etapie współpracy. Pracownicy działu technicznego na potwierdzenie swoich wysokich kwalifikacji posiadają szereg pozytywnie zakończonych projektów autorskich, jak i modernizacyjnych. Dodatkowo nieustannie poszerzają swoją wiedzę branżową, uczestnicząc w licznych szkoleniach, kursach oraz webinarach. Korzystając z oferty sklepu kontrahenci oprócz wysokiej jakości sprzętu znajdą również fachowe doradztwo oraz usługi związane z programowaniem i instalacją zakupionego sprzętu.