Servoaandrijvingen worden op vrijwel elk gebied gebruikt waar precisiecontrole vereist is.
Hoogwaardige-werktuigmachines: CNC-draaibanken, bewerkingscentra, lasersnijmachines. Ze maken nauwkeurige controle van het gereedschapstraject en machinaal bewerken met hoge-snelheid en hoge-precisie mogelijk.
Industriële robots: gezamenlijke-aangedreven systemen die een hoge dynamische respons, hoge herhaalbaarheid en frequente start-stop-bewerkingen vereisen.
Elektronica en halfgeleiders: chipmontagemachines, draadverbindingsmachines, wafelverwerking. Gekenmerkt door positionering op micron-niveau, ultra-hoge snelheid en hoge reinheidseisen.
Verpakkingsmachines: vliegende schaar, labeltracering en invoer met vaste- lengte. Vereist uitstekende synchronisatie en elektronische cam-functionaliteit.
Drukmachines: nauwkeurige kleurregistratie vereist extreem hoge synchronisatieprestaties (multi--assige koppeling).
Textielmachines: wikkel- en trekbewerkingen op hoge-snelheid vereisen een soepele snelheids- en spanningscontrole.
Logistieke automatisering: hoge-snelheidssorteermachines en stapelkranen vereisen een snelle start-stop en nauwkeurige positionering.
Testapparatuur: Vermoeidheidstesters en precisiemeetinstrumenten vereisen een hoge nauwkeurigheid en herhaalbaarheid.
Principe van servoaandrijving: Een servoaandrijving, in wezen een specifieke frequentieomvormer met hoge- prestaties, is een intelligente energie- en informatiecontroller. Het ontvangt zwakke commandosignalen van de controller, versterkt deze nauwkeurig en drijft de servomotor aan om de verwachte beweging te voltooien. Het belangrijkste werkingsprincipe kan worden samengevat als 'drie-loopcontrole'.
Kernbesturingsstructuur: Drie-lus gesloten-lusbesturing is de ziel van de servoaandrijving. De drie lussen zijn van binnen naar buiten genest, waardoor nauwkeurige controle wordt bereikt.
Huidige lus (binnenste lus, koppellus):
Functie: Regelt het motorkoppel. Het ontvangt koppelopdrachten van de snelheidslus en regelt snel en nauwkeurig de stroom (Iq) die naar de motor wordt afgegeven, omdat het motorkoppel evenredig is aan de stroom.
Kenmerken: Snelste respons (microsecondeniveau), de basis van de dynamische respons van het systeem. Een stroomlus met hoge- bandbreedte is de sleutel tot het bereiken van hoge- servowerking.
Snelheidslus (tussenlus):
Functie: Regelt de motorsnelheid. Het ontvangt snelheidscommando's van de positielus en vergelijkt deze met de werkelijke snelheidsfeedback van de motor-encoder. Door aanpassing (meestal PI-regeling) worden koppelopdrachten naar de stroomlus verzonden om snelheidsfouten te elimineren.
Kenmerken: De responssnelheid komt op de tweede plaats na de huidige lus (milliseconden), en bepaalt de gelijkmatigheid van het motortoerental en de weerstand tegen belastingsverstoringen.
Positie lus (buitenste lus):
Functie: Regelt de motorpositie. Het ontvangt positiepulsen of numerieke commando's van de hostcontroller (zoals een PLC of motion control-kaart), vergelijkt deze met de daadwerkelijke positiefeedback van de encoder, berekent het snelheidscommando dat nodig is om de doelpositie te bereiken en stuurt dit naar de snelheidslus.
Kenmerken: Relatief langzaamste reactie, bepalend voor de uiteindelijke positioneringsnauwkeurigheid van het systeem.
Eenvoudige workflow: hostcomputer geeft opdracht "verplaats 10.000 pulsen" → Positielus berekent de vereiste snelheidscurve → Snelheidslus berekent het vereiste koppel → Stroomlus berekent de vereiste U/V/W drie-fasestroom → Eindversterkercircuit (IGBT) voert grote stroom uit om motorrotatie aan te sturen → Encoder biedt realtime feedback over positie- en snelheidsinformatie → De drie lussen vergelijken en passen zich voortdurend aan totdat de fout nul is.
