Định nghĩa
Động cơ AC servo là một dạng động cơ 3 pha đồng bộ (nam châm) được tích hợp encoder để điều khiển có hồi tiếp, giúp đáp ứng điều khiển nhanh và chính xác. Servo, từ tiếng Anh có nghĩa là hệ thống điều khiển có phản hồi, hay là một chu trình điều khiển vòng kín, phát âm theo tiếng Việt là “sặc vô” hoặc “sơ vô”.
Thông số kỹ thuật
Động cơ có các thông số chính như công suất, tốc độ, lực torque, độ phân giải encoder và thông số cơ khí bao gồm cốt, mặt bích, chiều dài. Driver servo có các thông số về chế độ điều khiển vị trí, vận tốc hay torque, khả năng nhận lệnh từ xung hay từ mạng truyền thông.
Cấu tạo
- Rotor được cấu tạo bởi nam châm vĩnh cửu.
- Stato được cấu tạo bởi cuộn dây.
- Encoder cảm biến vận tốc thường gắn ở đuôi động cơ.
Encoder
Encoder là một phần quan trọng của motor servo (loại công suất lớn sẽ dùng resolver để hạn chế nhiễu) có chức năng hồi tiếp tốc độ quay, đặc trưng chính là độ phân giải. Ví dụ, servo có độ phân giải encoder là 2500 xung/vòng, có thể điều khiển motor mỗi bước quay 1/2500 vòng. Độ phân giải của encoder ảnh hưởng đến sai số của máy móc, với độ phân giải hiện tại dao động từ 2500 đến 2^24 xung trên một vòng.
Momen lực torque
Momen lực torque là khả năng kéo tải của motor theo phương thẳng đứng, đơn vị thường là N.m. Ví dụ, motor có lực 10 N.m có khả năng kéo trực tiếp một vật khoảng 1kg theo phương thẳng đứng. Momen và tốc độ thường tỷ lệ nghịch với nhau, với momen đặc trưng bởi torque định mức và torque max tức thời.
Thông số cơ khí
Các thông số cơ khí của motor AC servo bao gồm đường kính của cốt, mặt bích, chiều dài để tính toán liên quan tới việc chọn hộp số giảm tốc hoặc chế tạo nhông, puly. Motor có thắng cơ thường được sử dụng trong một số trường hợp như trục Z của máy CNC để tránh tình trạng khi mất điện, trục chính không bị rớt xuống phôi.
Thông số driver servo
Driver AC servo tương đối giống cấu tạo biến tần với một số điểm khác biệt:
- Tích hợp sẵn khả năng đọc encoder để đảm bảo khả năng điều khiển chính xác hơn.
- Driver servo chỉ thích hợp với động cơ servo cùng hãng và nằm trong dải công suất cho phép.
- Tích hợp đầy đủ 3 chế độ bao gồm vị trí, tốc độ và torque, có thể linh động chuyển đổi các chế độ trong quá trình sử dụng.
Một số loại phổ biến
- Yaskawa: Các dòng sgda, sgdb, sgdm, sgdh, sgds, sgdv, sgd7s, có chất lượng và độ bền rất tốt, giá thành khá cao.
- Mitsubishi: Các dòng j2, j2s, j3, j4, xuất hiện nhiều trong hệ máy CNC và công cụ nhập khẩu.
- Panasonic: Các dòng Minas A, A3, A4, A5, A6, xuất xứ Trung Quốc nên có giá thành cạnh tranh.
Ứng dụng
- Hệ máy CNC chấn, đột, dập: Di chuyển các trục x, y, z chính xác.
- Dây chuyền chiết rót, đóng gói: Chạy và dừng đúng vị trí.
- Máy cắt bao bì: Motor servo dùng cho trục dao cắt để giúp máy có thể cắt theo những vị trí đã được lập trình sẵn trên PLC.
- Điều khiển torque: Giúp việc thu xả cuộn có tỷ lệ chính xác cao hơn.
- Máy phức tạp dùng nhiều trục servo: Thường sử dụng loại động cơ AC servo có driver nhận tín hiệu điều khiển từ mạng truyền thông.
- Yêu cầu kích thước nhỏ gọn và nhẹ: Dùng cho một số loại máy.
Tính toán công suất khi lắp mới
Đối với lắp mới, phải tính toán chính xác thông số về tải, cơ khí để chọn công suất phù hợp. Tính dư sẽ tốn chi phí cao, tính thiếu không đủ công suất để kéo tải. Đòi hỏi phải có kiến thức tốt về cơ khí và chế tạo máy.
Chọn servo để thay thế
Chọn đúng công suất cao hơn hoặc bằng so với loại đang dùng. Ví dụ, motor đang dùng có công suất 2.0kW tốc độ định mức 1000v/phút, nếu chọn loại 2.0kW có tốc độ định mức 2000v/phút thì momen định mức sẽ nhỏ hơn loại 1000v/phút và có thể gây lỗi quá tải. Quan tâm thêm thông số về cốt và mặt bích để tránh phải gia công thêm mặt bích giả hoặc đệm cốt.
Cách chọn driver động cơ servo
Phải chọn mã driver tương thích với động cơ gồm: tương thích theo dòng sản phẩm và công suất phù hợp. Xác định loại driver cần sử dụng điều khiển bằng xung hay mạng. Đối với loại nhận xung, cần tìm hiểu về chân nhận xung là dạng vi sai hay transistor. Đối với loại chạy mạng, xác định driver chạy loại mạng gì (Modbus, Mechatrolink, SScnet, Ethercat, Can-open). Điện áp nguồn cấp cho driver thường là 24V DC, 90VDC, 110VAC, 220VAC, và 380VAC.
Kết Luận
Động cơ AC servo là thiết bị quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, đòi hỏi độ chính xác cao và khả năng điều khiển linh hoạt. Việc chọn đúng loại động cơ và driver phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống.
Từ Khóa
- Động cơ AC servo
- Cấu tạo động cơ servo
- Encoder trong động cơ servo
- Momen lực torque
- Thông số cơ khí motor servo
- Thông số driver servo
- Ứng dụng động cơ servo
- Tính toán công suất động cơ servo
- Chọn servo thay thế
- Driver động cơ servo