Servomotor voor machinebouwers
Welke servomotor past in uw applicatie? VARIODRIVE levert servomotoren, al dan niet als geheel van een compleet servosysteem, aan machinebouwers voor zeer uiteenlopende applicaties. Onze expertise ligt in het combineren van verschillende componenten tot de beste en meest kostenefficiënte oplossing voor de applicatie van onze klanten. Vaak leidt dit tot een combinatie van standaard componenten, zoals de servomotor, en geheel op maat ontworpen systemen. We ontwerpen, programmeren, leveren en ondersteunen onze klanten in alle mogelijke motion control applicaties in zeer uiteenlopende industrieën. Ons kundige team van specialisten staat altijd klaar om samen met u een op maat gemaakte oplossing voor uw applicatie te realiseren
Wat is een servomotor?
Een servomotor is een elektromotor die elektrisch vermogen omzet in mechanisch vermogen. Een servomotor wordt veel toegepast in dynamische systemen waarbij snelle verplaatsingen gerealiseerd moeten worden. Hiervoor is het noodzakelijk dat de servomotor een lage massa of massatraagheid geeft en beschikt over een hoge kracht of koppel voor acceleratie.
Dit vertaalt zich door naar eisen aan de constructie en uitvoering van de servomotor: Een lage massatraagheid wordt bij een roterende servomotor verkregen door een slanke rotor of platte rotor constructie. Een hoog koppel wordt gerealiseerd met sterke permanente magneten.
Eigenschappen servomotor
De belangrijkste eigenschappen van een servomotor zijn:
- Hoge dynamiek
- Hoge overbelastbaarheid
- Grote positioneer nauwkeurigheid
- Hoge snelheidsnauwkeurigheid
- Compacte constructie
- Laag gewicht
- Lage massatraagheid
- Hoog rendement
Soorten servomotoren
De servomotor kan onderverdeeld worden in de volgende groepen en subgroepen:
- Motoren met borstels
- Permanent magneet DC Brush motor
- Borstelloze motoren
-
- Lineaire AC servomotor
- Borstelloze AC servomotor
-
Onderdelen servomotor
Een servomotor, specifiek een borstelloze AC servomotor, bestaat uit de volgende onderdelen:
- Een stator met wikkelingen
- Een rotor met permanente magneten
- Een feedback systeem
- Een behuizing
- Optioneel een houdrem
Hoe werkt een servomotor?
Elke servomotor is gebaseerd op het principe van elektromagnetisme, daarom bevat de stator of rotor van elke servomotor permanente magneten. Door de wikkelingen, die zich in een magnetisch veld bevinden, te voorzien van de juiste stroom zal er een Lorentz kracht ontwikkeld worden die de rotor van de servomotor laat draaien. Bij een borstelloze AC servomotor zitten de wikkelingen in de stator, bij een PMDC servomotor zitten de wikkelingen in de rotor.
Als de rotor van de servomotor gaat draaien zal de stoom door de wikkelingen moeten worden aangepast om de Lorentz kracht in de juiste richting te behouden. In de PMDC servomotor met borstels wordt dit gedaan door de commutator en de borstels, bij een borstelloze AC servomotor moet de stroom per motor wikkeling worden aangepast door de servoregelaar. Door het meten van de rotor positie met behulp van een feedback systeem wordt de juiste stroom door de motor wikkelingen gestuurd. Een servomotor heeft voor de juiste werking van het servosysteem altijd een servoregelaar nodig.
Hoe kiest u een servomotor?
De servomotor is de drijvende kracht in het servosysteem en is daarom onlosmakelijk verbonden aan het systeem waarin het geheel moet werken.
De systeem eisen die betrekking hebben op het maken van een keuze voor een type servomotor zijn o.a:
- De dynamiek van de aandrijving (acceleratie, snelheid en verplaatsing)
- De te verplaatsen massa of massatraagheid
- Gewenste nauwkeurigheid
- Omgevingscondities
- Inbouwmogelijkheden
- Eventueel verstoringen
Wij helpen u met het samenstellen van uw systeem architectuur en de optimale configuratie van uw applicatie, in zowel technisch als commercieel opzicht. Onze team van specialisten heeft zeer veel ervaring in de calculatie, simulatie en het programmeren van servosystemen en helpt u de juiste keuzes te maken in de samenstelling van uw applicatie.
Servomotoren assortiment
VARIODRIVE ontwerpt en bouwt toepassingen met verschillende soorten servo motoren. Ons volledige assortiment servomotoren bestaat uit:
Elektromechanisch servosysteem
Om de servomotor echt te begrijpen vertellen we u graag meer over het geheel waarin de servomotor opereert: het elektromechanische servosysteem. De termen servomotor en servo mechanisme zijn ontstaan aan het einde van de 19e eeuw, toen Joseph Farcot een serie van closed loop positie systemen ontwierp voor het besturen van stoomschepen.
De servomotor en het servosysteem zijn ontstaan uit de behoefte om steeds grotere mechanische apparaten nauwkeuriger te positioneren om een product te kunnen bewerken of verplaatsen, met name gevoerd door de industriële revolutie. Sinds de negentiende eeuw hebben verschillende ontwikkelingen bijgedragen aan het tot stand komen van de servomotoren en systemen zoals we die nu gebruiken.
- De omzetting van elektrische energie in mechanische energie met een borstelloze servomotor
- Gecontroleerde spanning voor het regelen van het motor koppel en toerental doormiddel van MOSFET, transistor en IGBT elementen
- De toepassing van encoders om de actuele positie te meten na de opkomst van micro-elektronica
Servomotor als onderdeel van een servosysteem
De servomotor en servodrive zijn essentiële onderdelen van een compleet servosysteem. Een elektromechanisch servosysteem is een systeem dat elektrische energie omzet in een nauwkeurig gecontroleerde mechanische beweging door gebruik te maken van een closed loop regelsysteem. Het closed loop regelsysteem leggen we als volgt uit:
Dit closed loop regelsysteem werkt door het verschil te berekenen tussen het referentie of ingangssignaal en het uitgangssignaal dat van een feedback sensor wordt gemeten. Het aldus verkregen error signaal =(referentiesignaal-uitgangssignaal), fungeert als ingangssignaal voor de regelaar, die op zijn beurt door een versterker een servomotor aanstuurt. Met behulp van dit closed-loop systeem kunnen we het uitgangssignaal (de positie van de servomotor) dus gelijk maken aan het ingangssignaal (de gewenste positie). En bij een verandering van het referentie of ingangssignaal zal de servomotor dit signaal volgen.
Opbouw en onderdelen servosysteem
Voor de opbouw van een servosysteem zijn verschillende onderdelen nodig. Deze onderdelen kunnen op verschillende manieren opgebouwd en gecombineerd worden. We onderscheiden de volgende onderdelen van een servosysteem:
- Een servomotor of elektromechanische actuator
- Een servoregelaar
- Een feedback systeem
- Een besturingssysteem
De servomotor
De servomotor is de krachtbron van het servosysteem. De servomotor zet elektrisch vermogen om in mechanisch vermogen.
De servoregelaar
Op basis van een gedefinieerd referentie of ingangssignaal regelt de servoregelaar de servo motor naar de juiste positie en snelheid. De servoregelaar bestaat uit een elektrische vermogensomzetter en verschillende elektronische regelaars voor het regelen van de motorstroom, de mechanische snelheid en de mechanische positie.
Feedback systeem
Het servosysteem bevat één of meerdere feedback systemen, dit is noodzakelijk voor het regelen van de juiste positie. Bij de meeste industriële servosystemen bevat de servomotor een positie sensor zoals een encoder of een resolver voor het meten van de actuele positie van de servomotor. Deze positie sensor wordt ingelezen in de servoregelaar en wordt gebruikt voor het regelen van de positie en snelheid van het servosysteem.
Besturingssysteem
Het besturingssysteem van het servosysteem is geïntegreerd in het besturingssysteem van de industriele machine. Dit gebeurd meestal via een industrieel bussysteem dat zorgt voor de communicatie tussen de twee systemen.
Waarom een servosysteem toepassen?
Het belangrijkste voordeel van een servosysteem is de zeer grote nauwkeurigheid waarmee het systeem een mechanische beweging kan uitvoeren op basis van een referentie of ingangssignaal. Daarom worden servosystemen veel toegepast in de volgende situaties:
- Verhogen van de productiesnelheid. Servosystemen kunnen zeer snel bewegingen uitvoeren waardoor producten veel sneller verplaatst of bewerkt kunnen worden;
- Verhogen van de flexibiliteit. Bij productvariatie kunnen machine instellingen zeer snel en flexibel aangepast worden;
- Verhogen van de nauwkeurigheid. In combinatie met de juiste mechanica kunnen zeer hoge absolute- en herhalingsnauwkeurigheden bereikt worden voor het verplaatsen en bewerken van producten;
- Servomotoren hebben een zeer grote vermogensdichtheid en zijn daarmee zeer compact in tegenstelling tot andere elektrische actuatoren. Dit zorgt voor een mogelijkheid tot compacte en lichte bouw.
