Een servomotor is een actuator die een hoge-precieze positionering, snelheid en koppelregeling bereikt via gesloten-lusregeling. Met zijn snelle respons, hoge positioneringsnauwkeurigheid en sterke overbelastingscapaciteit wordt hij veel gebruikt in hoogwaardige automatiseringsgebieden zoals CNC-bewerkingsmachines, robots en halfgeleiderapparatuur.
Wetenschappelijke selectie en berekening, waarbij rekening moet worden gehouden met zowel statische belasting als dynamische kenmerken, is een kernelement bij het garanderen van systeemprestaties.
I. Basiskennis van servomotoren
1. Kernclassificatie en toepasselijke scenario's Servomotoren kunnen worden geclassificeerd in AC-servo's (mainstream) en DC-servo's (wordt geleidelijk uitgefaseerd) op basis van hun aandrijfmethode. AC-servo's kunnen verder worden onderverdeeld in:
Synchrone servomotor met permanente magneet:
Kenmerken: Rotor bevat permanente magneten, slipt niet, efficiëntie tot 90%-95%. Voordelen: Hoog koppel bij lage- snelheid, snelle dynamische respons (responstijd kleiner dan of gelijk aan 20 ms), hoge precisie (ondersteunt 17-bits encoder, positioneringsnauwkeurigheid kleiner dan of gelijk aan 0,001 graad). Toepasbare scenario's: Zeer nauwkeurige positioneringsapparatuur (zoals PCB-boormachines, robots voor het hanteren van wafers).
Asynchrone servomotor:
Kenmerken: Rotor heeft geen permanente magneten, eenvoudige structuur, lage kosten. Voordelen: Geschikt voor omgevingen met hoge- snelheid en hoge- temperaturen (maximale snelheid tot 10.000 tpm). Toepasbare scenario's: Hoge- spindels (zoals graveermachines, centrifuges).
2. Gesloten-lusbesturing Kernlogica: Positiecommando → Controller (vergelijk feedbacksignaal) → Uitgangsaanpassingssignaal → Aansturing (versterk stroom) → Motoruitvoering → Encoder/roosterliniaal (real-time feedback van positie/snelheid) → Vorming van gesloten-lusbesturing
Veel voorkomende selectiemisvattingen en oplossingen:
Overmatige traagheidsverhouding:
Probleem: De traagheid van de belasting is veel groter dan de traagheid van de motor (bijvoorbeeld 20:1), wat resulteert in een langzame dynamische respons en een grote overshoot.
Oplossing: Voeg een verloopstuk toe (reductieverhouding i=5, traagheidsverhouding teruggebracht tot 0,8:1). Acceleratiekoppel negeren:
Probleem: Alleen selecteren op basis van continu koppel leidt tot overbelastingsalarmen tijdens het opstarten.
Oplossing: Het versnellingskoppel moet worden berekend om ervoor te zorgen dat het maximale motorkoppel groter is dan of gelijk is aan het totale vereiste koppel. Resolutie en nauwkeurigheid komen niet overeen:
Probleem: het selecteren van een encoder met lage-resolutie (bijvoorbeeld 1000ppr) voor hoge-precisievereisten leidt tot positioneringsfouten.
Oplossing: Berekening van de minimale resolutie met behulp van de formule loodpositioneringsnauwkeurigheid π. Milieuaanpassingsfout:
Probleem: Het gebruik van een IP44-motor in een vochtige omgeving veroorzaakt interne kortsluiting.
Oplossing: Selecteer een IP65-beschermde motor met thermische beveiliging voor zware omstandigheden.
