Động cơ AC servo là gì ? Ứng dụng của động cơ AC servo

Động cơ servo là gì ? Ứng dụng và cách chọn công suất servo

Động cơ AC servo hiện tại đang được ứng dụng rất nhiều là máy móc dây chuyền công nghiệp, vậy động cơ AC servo là gì và ứng dụng của nó ra sao, mời các bạn cùng tìm hiểu bài viết sau đây.

Động cơ servo là gì ?

Cấu tạo của động cơ servo

Về cấu tạo cơ bản thì động cơ servo là dạng động cơ đồng bộ 3 pha dùng nam châm vĩnh cửu. Động cơ servo sẽ được tích hợp encoder độ phân giải lớn để giúp quá trình điều khiển chính xác. Để điều khiển motor này thì mỗi hãng sẽ tích hợp riêng driver cho động cơ của mình. Tùy mỗi ứng dụng thì động cơ AC servo thường có 3 chế độ điều khiển chính là tốc độ, vị trí và torque( momen), ở mỗi chế độ khác nhau thì chúng ta cần cài đặt tùy theo thông số của ứng dụng và tải.

Cấu tạo của động cơ AC servo
Cấu tạo của động cơ  servo

Vì cấu tạo tương đối đặc biệt nên thường khi động cơ servo bị hư hỏng thường rất khó sửa chữa cũng như quấn lại. Bởi vì khi quấn lại không đúng thông số giống như nhà sản xuất thì rất khó điều khiển do không tương thích. Thường động cơ servo hãng nào chỉ sử dụng loại driver đúng hãng đó thì mới có thể điều khiển được.

Lưu ý trong một thời điểm ac servo chỉ chạy được một chế độ, một số loại servo mới hiện nay như servo Yaskawa, Mitsubishi, Delta Panasonic thì có thể chuyển đổi giữa các mode điều khiển trong quá trình hoạt động. Ngoài ra khi sử dụng motor servo thì bắt buộc các bạn phải dùng driver của đúng hãng đó thì mới có khả năng hoạt động chính xác được.

Encoder của động cơ servo 

Một trong những thành phần cũng tương đối quan trọng của động cơ ac servo đó chính là cảm biến hồi tiếp tốc độ hay còn gọi là encoder. Lưu ý có một số hãng thay vì dùng encoder thì dùng resolver, tuy nhiên về tính năng cũng là hồi tiếp tốc độ quay. Đặc trưng cho độ chính xác của động cơ ac servo đó chính là độ phân giải của encoder.

Ví dụ như động cơ ac servo có độ phân giải encoder là 2500 xung/ vòng thì bạn có thể điều khiển motor mỗi bước quay 1/2500 vòng.

Khi sử dụng động cơ ac servo ta cần quan tâm tới độ phân giải của encoder vì nó sẽ ảnh hưởng đến sai số của máy móc. Độ phần giải đối với servo hiện nay dao động từ 2500 cho đến 2^17 hoặc 2^20 xung trên một vòng, khi độ phân giải encoder quá cao thì các bạn nên quan tâm tới hộp số điện tử khi điều khiển motor servo.

Tuy nhiên trên thực tế ứng dụng vào máy móc thì thường các bạn chỉ cần độ phân giải khoảng 10,000 xung trên vòng trở xuống là đảm bảo, độ phân giải quá cao cũng có thể gây khó khăn cho bạn bởi tốc độ phát xung trên plc dòng cơ bản cũng chỉ từ khoảng 100khz trở xuống.

Đối với một số dòng servo cũ thì tín hiệu encoder sẽ được nối trực tiếp với driver, một số dòng servo mới sau này encoder có độ phân giải rất cao nên thường được tích hợp board mạch để chuyển đổi dạng tín hiệu này thành truyền thông để gửi vị trí encoder cho driver. Chính vì vậy đối với một số động cơ servo các bạn thường rất khó tận dụng động cơ để làm encoder.

Đặc điểm kỹ thuật khác của động cơ servo

Mỗi loại động cơ ac servo đều được nhà sản xuất cung cấp tài liệu hướng dẫn sử dụng cũng như thông số kỹ thuật. Khi chọn động cơ servo các bạn nên quan tâm tới một số thông số như sau:

  • Motor có thắng cơ hay không ? motor có thắng thường sử dụng trong một số trường hợp trục Z của máy CNC để tránh tình trạng khi máy đang chạy lỡ có bị mất điện thì trục chính không bị rớt xuống phôi. Nếu không rơi vào trường hợp này thì bạn không nên chọn thắng vì bản thân motor đã có tích hợp thắng điện không cần phải chọn thêm thắng cơ sẽ làm giá thành motor tăng thêm từ 20-40%.
  • Cốt motor là loại trơn hay có rãnh then ? rãnh then dùng để gắn thêm chốt để có thể siết chặt vào khớp nối hay hộp số. Đối với một số loại công suất nhỏ thì thường chỉ cần cốt trơn là được.
  • Tiêu chuẩn chống dầu của motor là bao nhiêu ? đối với một số ứng dụng motor sẽ hoạt động trong môi trường có dầu nhớt công nghiệp nên các bạn phải chọn loại motor có thêm tiêu chuẩn bảo vệ này để tăng độ bền cho motor.
  • Ngoài ra thì các bạn cũng phải quan tâm tới kích thước cốt và mặt bích của động cơ để thuận tiện cho việc tính toán gá lắp về cơ khí.
Thông số cơ khí của motor ac servo
Thông số cơ khí của motor ac servo

Đặc điểm về kỹ thuật của driver servo mà bạn cần phải biết

Khi chọn mua động cơ ac servo thì các bạn bắt buộc phải nắm một số thông tin kỹ thuật liên quan tới sản phẩm như sau:

  • Loại driver mà bạn đang cần là sử dụng điều khiển bằng xung hay mạng. Đối với loại nhận xung thì các bạn phải tìm hiểu về chân nhận xung là dạng opto hay linedriver( loại linedrive sẽ nhận xung thì plc được). Còn đối với loại chạy mạng thì các bạn cần phải xác định driver chạy loại mạng gì ? một số loại mạng truyền thông thường dùng cho driver servo bao gồm: Modbus, Mechatrolink, CClink, Ethercat, Can-open.
  • Tiếp theo các bạn cần tìm hiểu loại driver này có tích hợp màn hình để cài đặt hay không ? nếu loại driver này không tích hợp màn hình cài đặt thì các bạn phải tìm cáp kết nối để kết nối với máy tính và sử dụng phần mềm để cài đặt parameter.
  • Các bạn cũng nên xem kỹ trước khi sử dụng bao gồm: điện áp nguồn cấp cho driver là bao nhiêu, thường là 24V DC, 90VDC, 110VAC, 220VAC và 380VAC.
Driver ac servo loại chạy xung và chạy mạng
Driver ac servo loại chạy xung và chạy mạng

Ứng dụng của động cơ servo

Ứng dụng của động cơ AC servo hiện nay trong rất nhiều lĩnh vực và máy móc. Đối với một số loại máy công cụ như CNC chấn đột dập để di chuyển theo trục X, Y, Z thì thường được sử dụng servo để có thể di chuyển các trục này một cách chính xác. Một số dây chuyền chiết rót, đóng gói cần chạy và dừng đúng vị trí cũng yêu cầu bắt buộc phải sử dụng động cơ ac servo.

Đối với một số loại máy cắt bao bì thì motor servo cũng dùng cho trục dao cắt để giúp cho máy có thể cắt theo những vị trí đã được lập trình sẵn trên plc. Ngoài ứng dụng động cơ ac servo cho việc chạy vị trí thì chúng còn được dùng cho một số ứng dụng liên quan đến điều khiển torque để giúp việc thu xả cuộn có tỷ lệ chính xác cao hơn.

Khi sử dụng động cơ ac servo cho một số ứng dụng thì chúng ta nên sử dụng thêm hộp số giảm tốc để tăng lực momen. Khi tính toán hộp số servo ta cần chọn chính xác về tỷ lệ để đảm bảo tốc độ đầu ra của hộp số đủ dùng cho ứng dụng. Khi chọn động cơ và hộp số các bạn nên dựa vào những thiết kế cũ có sẵn hoặc bắt buộc phải dùng công cụ cơ khí tính toán thì mới cho ra được thông số chính xác.

Trong một số máy móc cơ khí phức tạp sử dụng nhiều trục servo từ 5 trở lên thì người ta thường sử dụng loại động cơ ac servo có driver nhận tiến hiệu điều khiển từ mạng truyền thông để chúng có thể phối hợp nhiều trục với nhau thực hiệu những quá trình điều khiển cơ khí phức tạp. Ví dụ tiêu biểu cho ứng ứng này đó chính là những cánh tay robot tốc độ cao hay những loại dây chuyền liên động tốc độ cao.

Một trong những đặc điểm quan trọng nữa của động cơ ac servo đó chính là có kích thước khả nhỏ gọn so với động cơ điện 3 pha bình thường nên trong một số loại máy yêu cầu kích thước nhỏ gọn và nhẹ thì người ta cũng sử dụng động cơ ac servo tương đối nhiều.

Một số loại động cơ servo phổ biến hiện nay

Trên thị trường hiện nay thì chỉ có khoảng vài hãng servo là được sử dụng nhiều do có chất lượng cũng như độ bền khá cao, mời các bạn tham khảo thêm sau đây.

  • Đầu tiên là phải kể đến servo của Yaskawa, hãng này đã có rất nhiều dòng servo khác nhau từ đời cũ signma i,ii bao gồm sgda sgdb sgdm sgdh sgds cho đến đời hiện nay là sigma 5,7 là dòng sgdv, sgd7s. Về chất lượng và độ bền thì hàng yaskawa rất tốt và đi kèm với đó là giá thành khá cao. Servo Yaskawa có đặc điểm là driver thường sẽ hư hỏng nhanh hơn motor nên nhu cầu mua driver yaskawa thay thế là tương đối nhiều.
  • Tiếp theo là servo của Panasonic cũng được sử dụng tương đối nhiều trong máy móc, sản phẩm có xuất sứ china nên có giá thành tương đối cạnh tranh. Nhược điểm duy nhất của motor servo pana đó chính là thường hay bị hỏng encoder của động cơ.
  • Ngoài ra thì hai thương hiệu Mitsubishi và Delta cũng được sử dụng rất nhiều trong ngành công nghiệp nhờ một số ưu thế nổi trội trong một số ngành đặc thù.

Cách chọn công suất động cơ servo và loại driver servo

Xác định ứng dụng cần sử dụng động cơ motor driver servo

Những ứng dụng có yêu cầu về độ chính xác và tốc độ cao thì giải pháp đầu tiên nên nghĩ tới là dùng động cơ ac servo nhưng đi kèm với đó là chi phí đầu tư sẽ cao hơn. Bạn phải tham khảo thực tế loại máy của mình có cần phải dùng servo để đáp ứng đủ nhu cầu hay không ?

Có một số giải pháp khác cũng có thể đáp ứng được nhu cầu nhưng với chi phí thấp hơn như dùng biến tần + động cơ thường hay là dùng động cơ bước. Ở đây bài toán bạn cần cân nhắc kỹ liên quan tới yêu cầu kỹ thuật, đặc tính của máy, chi phí đầu tư sẽ giúp bạn đưa ra quyết định chính xác.

Tính toán công suất cần dùng của motor động cơ servo

Sau khi đã xác định ứng dụng cần thiết phải dùng động cơ servo thì bạn sẽ đi vào bước tiếp theo là chọn công suất. Đối với máy mới hoàn toàn thì bạn phải tính toán thông số chính xác về tải, cơ khí để chọn công suất phù hợp cho motor servo, nếu tính dư thì tốn chi phí cao, tính thiếu thì phải mất công đổi lại công suất cao, việc tính toán này đòi hỏi các bạn phải có kiến thức tốt về cơ khí và chế tạo máy.

Ngoài ra việc chọn công suất động cơ servo còn có thể dựa vào máy cũ tương tự hoặc trước đó sử dụng động cơ thường, động cơ bước công suất bao nhiêu để chọn.

Xác định các thông số kỹ thuật còn lại của driver motor động cơ servo

Sau khi chọn được công suất động cơ, các bạn chọn loại driver để phù hợp với động cơ này, thông số driver phải tương thích về công suất với động cơ, đọc được encoder của động cơ. Lưu ý về công suất một số loại servo cho phép công suất driver lớn hơn công suất động cơ nên có thể chọn driver có công suất lớn hơn động cơ, ngoài ra chúng ta còn quan tâm tới một số thông số khác như điều khiển chế độ vị trí, tốc độ, torque…Driver chạy truyền thông hay loại nhận xung.

Vấn đề chọn công suất cho motor động cơ servo

Đối với trường hợp lắp servo thay thế cho servo cũ sẵn có thì cách chọn công suất sẽ đơn giản các bạn chỉ cần chọn đúng công suất hoặc cao hơn so với loại đang dùng thì sẽ chạy được. Lưu ý về mối quan hệ giữa tốc độ định mức và công suất, motor có tốc độ định mức lớn thì sẽ có momen nhỏ hơn motor có tốc độ định mức nhỏ nên có nhiều trường hợp chọn motor bằng công suất nhưng có tốc độ định mức cao dẫn tới momen thấp nên khi gắn vào khi chạy vẫn báo lỗi.

Ví dụ như motor đang dùng có công suất là 2.0kW tốc độ định mức là 1000v/phút thì bạn phải chọn loại có thông số tương tự. Nếu bạn chọn loại 2.0kW mà có tốc độ định mức lên tới 2000v/phút thì momen định mức sẽ nhỏ hơn loại 1000v/phút và khi sử dụng có thể gây ra lỗi quá tải.

Khi chọn động cơ servo theo loại đang có sẵn các bạn nên quan tâm thêm thông số về cốt và mặt bích xem có giống với loại cũ không ? để tránh phải gia công thêm mặt bích giả hoặc đệm cốt.

Chọn công suất motor servo theo tính toán cơ khí

Khi thiết kế một máy móc hay dây chuyền mới hoàn toàn thì bắt buộc chúng ta phải tính toán về cơ khí mới chọn được công suất của motor. Ví dụ khi thiết kế 1 băng tải chạy bằng động cơ servo các bạn cần các bước tính toán như sau. Đầu tiên là tốc độ chạy của băng tải là bao nhiêu ? Momen cần để băng tải chạy nổi là bao nhiêu ? Sau đó dựa vào thông số tốc độ và momen này thì các bạn sẽ chọn được công suất động cơ ac servo phù hợp .

Bạn lưu ý khi tính toán dựa trên thông số cơ khí các bạn phải dựa trên công thức đúng theo từng trường hợp để ra momen chuẩn xác mới có thể chọn được motor servo cho thích hợp. Bởi vì hiện nay có khá nhiều bạn tính cơ khí bị sai dẫn tới chọn động cơ servo quá yếu không thể kéo được tải.

Ý nghĩa thông số momen lực torque của động cơ servo

Định nghĩa momen lực hay torque của động cơ servo là gì ?

Torque hay momen lực của động cơ ac servo có nghĩa là khả năng kéo tải của motor. Đơn vị thường là N.m. Có thể tạm hiểu là khả năng kéo của cốt motor thì khéo 1 vật theo phương thẳng đứng. Ví dụ motor có lực 10 N.m có khả năng kéo trực tiếp 1 vật khoảng 1kg theo phương thẳng đứng.

Lưu ý rằng momen của động cơ ac servo sẽ không đổi trong một khoảng tốc độ nó hoàn toàn khác với động cơ 3 pha không đồng bộ chỉ đạt định momen khi quay ở tốc độ định mức.

Trong tài liệu của các hãng servo thì mỗi một động cơ thường có hai thông số liên quan tới momen bao gồm torque định mức và torque max tức thời.

Cách chọn momen lực hay toruqe của động cơ servo

Mỗi dòng động cơ ac servo khác nhau sẽ có momen và lực khác nhau tùy vào công suất cũng như tốc độ định mức. Để lựa chọn chính xác lực torque bạn cần sử dụng thì các bạn phải tính toán cơ khí ra lực cần thiết sau đó dựa vào catalogue của nhà sản xuất motor servo để chọn ra mã hàng phù hợp. Một lưu ý là trong tài liệu này thường sẽ có giản đồ momen theo từng tốc độ, các bạn phải chú ý thêm giản đồ này để tính toán ra lực của motor khi quay ở tốc độ quá thấp hoặc quá cao.

Lưu ý một vấn đề đó chính là momen của động cơ servo thường thì tỷ lệ nghịch với tốc độ. Ví dụ động cơ servo có tốc độ định mức 3000V/phút sẽ có momen nhỏ hơn so với motor servo có tốc độ 1500V/phút ở cùng công suất.

Nếu cần thêm hỗ trợ và tư vấn xin vui lòng liên hệ theo thông tin ở cuối website, bạn cũng có thể đăng ký khóa học servo theo bài viết sau: khóa học servo .

Tham khảo thêm sản phẩm: mua bán servo cũ giá rẻ

Tham khảo sản phẩm: mua bán hộp số servo cũ giá rẻ

SẢN PHẨM NHIỀU LƯỢT XEM