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 nên khi sử dụng đáp ứng điều khiển nhanh và chính xác. Servo là 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 đọc là “sặc vô” hay là ” sơ vô”.
- Động cơ có thông số về công suất, tốc độ, lực torque, độ phân giải encoder và thông số cơ khí bao gồm cốt, mặt bích, chiều dài…
- Còn driver servo có 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 động cơ
- Rotor được cấu tạo bởi nam châm vĩnh cửu
- Stato được cấu tạo bởi cuộn dây
- Encoder cảm biến vận tốc
Động cơ servo yêu cầu thông số của bộ phận có độ chính xác rất cao, vì vậy khi bị hư hỏng thì thay thế hay sửa chữa rất phức tạp, đòi hỏi cần phải có trình độ chuyên môn cao.
Encoder
Encoder là một phần quan trọng nhất của motor servo. Một số loại công suất lớn sẽ dùng resolver thay cho encoder, về tính năng cũng là hồi tiếp tốc độ quay. Đặc trưng của encoder chính là độ phân giải.
Ví dụ servo có độ phân giải encoder là 2500 xung/ vòng thì bạn có thể điều khiển motor mỗi bước quay 1/2500 vòng.
Cần quan tâm tới độ phân giải của encoder vì nó sẽ ảnh hưởng đến sai số của máy móc. Độ phân giải hiện nay dao động từ 2500 cho đến 2^24 xung trên một vòng. Thông số này hiện tại là rất cao, tuy nhiên trong thực tế các ứng dụng cơ khí hiện tại ở Việt Nam hầu như chưa chạm được tới giới hạn này.
Đặc điểm kỹ thuật khác
- Motor có thắng cơ 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, thêm thắng cơ sẽ làm giá thành motor tăng thêm từ 20-40%.
- Rãnh then dùng để gắn thêm chốt để có thể siết chặt vào khớp nối hay hộp số. Loại công suất nhỏ thì thường chỉ cần cốt trơn là được.
- Trong môi trường có dầu công nghiệp phải chọn loại motor có thêm tiêu chuẩn bảo vệ dầu để tăng độ bền.
Cấu tạo của driver servo
Driver ac servo tương đối giống cấu tạo biến tần với một số điểm khác biệt như sau:
- Tích hợp sẵn khả năng đọc encoder để đảm bảo khả năng điều khiển chính xác hơn.
- Driver servo nào 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
- Servo của Yaskawa có rất nhiều dòng servo khác nhau từ đời servo cũ sigma i,ii bao gồm sgda sgdb sgdm sgdh sgds cho đến đời hiện nay là sigma 5, 7 là dòng sgdv, sgd7s. Có chất lượng và độ bền rất tốt, cùng giá thành khá cao.
- Servo của Panasonic cũng được sử dụng tương đối nhiều trong máy móc, sản phẩm có xuất xứ china nên có giá thành cạnh tranh hơn.
- 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.
Ứng dụng
- Dùng cho hệ máy CNC chấn, đột, dập để di chuyển các trục x,y,z chính xác.
- Dây chuyền chiết rót, đóng gói cần chạy và dừng đúng vị trí
- 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.
- Điều khiển torque để giúp việc thu xả cuộn có tỷ lệ chính xác cao hơn.
- Máy phức tạp dùng nhiều trục servo thì thường sử dụng loại động cơ ac servo có driver nhận tiến hiệu điều khiển từ mạng truyền thông để đồng bộ nhiều trục với nhau.
- Dùng cho một số loại máy yêu cầu kích thước nhỏ gọn và nhẹ.
Tính toán công suất khi lắp mới
Đối với lắp mới phải tính toán thông số chính xác về tải, cơ khí để chọn công suất phù hợp. Nếu tính dư thì tốn chi phí cao, tính thiếu thì không đủ công suất để kéo tải. Đòi hỏi phải có kiến thức tốt về cơ khí và chế tạo máy. Kết quả của phép tính này đó chính là lực cần dùng( N.m) và tốc độ ( v/phút).
Chọn servo để thay thế
Chỉ cần chọn đúng công suất hoặc cao hơn so với loại đang dùng là 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.
Ví dụ như motor đang dùng có công suất là 2.0kW tốc độ định mức là 1000v/phút. Nếu chọn loại 2.0kW mà có tốc độ định mức 2000v/phút thì momen định mức sẽ nhỏ hơn loại 1000v/phút và khi dùng gây lỗi quá tải.
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.
Cách chọn driver động cơ servo
- 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 vi sai hay transistor. 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.
- 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.
- Điện áp nguồn cấp cho driver là bao nhiêu, thường là 24V DC, 90VDC, 110VAC, 220VAC và 380VAC.