Wat is een servomotor?
Definitie van een servomotor
De term "servo" verwijst naar het controlemechanisme en komt van "servus", het Latijnse woord voor slaaf. Servomotoren zijn genoemd naar het feit dat u erop kunt vertrouwen dat ze "precies werken zoals aangegeven".
Een motor die parameters zoals positie en snelheid kan regelen, wordt een servomotor genoemd, ongeacht hoe deze regeling wordt bereikt. Bijgevolg wordt de term soms gebruikt om stappenmotoren en kernloze motoren te omvatten.
Binnen de context van onze bedoelingen hier zal een servomotor echter worden gedefinieerd als een motor met een encoder (rotatiebewegingsdetector) samen met een driver die informatie van die encoder gebruikt om de snelheid en positie (rotatiehoek) te regelen.
Verschillen tussen servomotoren en stappenmotoren
Net als servomotoren kunnen stappenmotoren hun rotatiehoek regelen als reactie op externe input. Ze kunnen daarom ook worden gebruikt voor positioneringsmachines en soortgelijke toepassingen. Maar er zijn veel verschillen tussen deze twee typen motoren.
1. Controlemechanisme
Servomotoren hebben een encoder (rotatiebewegingsdetector) die hun rotatiepositie lokaliseert en feedback geeft over de motorpositie. Op deze manier wordt een nauwkeurige stopnauwkeurigheid geboden en kan de motor terugkeren naar zijn oorspronkelijke positie in het geval van een afwijking van de motorpositie op het moment van stoppen. Bij stappenmotoren daarentegen is de rotatiehoek van de motor evenredig aan het aantal ingangspulsen. Daarom regelt het de positie aan de hand van het aantal ingangspulsen dat van de controller wordt ontvangen. Hoewel de noodzaak voor een positiesensor wordt vermeden, betekent dit ook het ontbreken van middelen om positieafwijkingen te detecteren. Onverwachte veranderingen in de belasting kunnen er bijvoorbeeld voor zorgen dat de motor gedesynchroniseerd raakt (wat betekent dat de motor onder een andere hoek draait dan gespecificeerd door de ingang).
2. Torque and speed
Servomotoren kunnen op hoge snelheden werken en kunnen ook een betrouwbaar koppel leveren over een breed snelheidsbereik, van laag tot hoog. Stappenmotoren kunnen een hoog koppel leveren bij lage snelheden, maar hun koppel neemt af naarmate de snelheid toeneemt, waardoor ze minder geschikt zijn voor gebruik op hoge snelheden.
3. Kosten
Aangezien servomotoren een roterende encoder en servocontroller (driver) nodig hebben, zijn ze duurder dan stappenmotoren.
Voor meer details over servomotor en stappenmotor klikt u op: Servomotor versus stappenmotor.
Geschiedenis van servomotoren
Begin jaren vijftig begon de belangstelling voor fabrieksautomatisering in de Verenigde Staten te groeien, aanvankelijk op gebieden als transportbanden, automatische machines en industriële robots. Vroege geautomatiseerde machines en industriële robots waren geneigd hydraulische of pneumatische technieken te gebruiken om de positionering van actuatoren te regelen, maar ze leden onder problemen op het gebied van nauwkeurigheid, operationele betrouwbaarheid, bijbehorende leidingen, hydraulische olie of luchtlekkage.
Vervolgens nam door technologische verbeteringen het gebruik van DC-servomotoren in de jaren vijftig en zestig toe en werden ze geïnstalleerd in industriële robots ter vervanging van lastige hydraulische en pneumatische mechanismen.
Samen met de vooruitgang op het gebied van industriële robots kwamen er grote technologische ontwikkelingen op het gebied van servomotoren. AC-servomotoren kwamen in de jaren tachtig op de markt. Hun praktische voordelen zijn onder meer het kleiner en lichter maken van de robots, en als gevolg daarvan worden servomotoren veel gebruikt in moderne industriële machines.
Types of servo motors
Servomotoren kunnen worden onderverdeeld in DC-servomotoren en AC-servomotoren.
1. DC-servomotoren
Dit zijn servomotoren aangedreven door geborstelde DC-motoren (gelijkstroom). DC-motoren zijn gemakkelijker te besturen dan AC-motoren. Ze worden veel gebruikt vanwege hun kleine formaat en lage kosten, maar het gebruik van DC-motoren is de laatste tijd afgenomen als gevolg van de vooruitgang in de AC-motorbesturingstechnologie.
2. AC-servomotoren
Dit zijn servomotoren die worden aangedreven door wisselstroommotoren (AC). Hoewel ze ingewikkelder te besturen zijn dan DC-motoren, hebben de ontwikkelingen in de besturingstechnologie ervoor gezorgd dat ze nu het meest voorkomende type servomotor zijn.
Afhankelijk van hun aandrijfmechanisme kunnen AC-servomotoren worden onderverdeeld in synchrone motoren (SM's) en inductiemotoren (IM's). Ze onderscheiden zich op basis van de aan- of afwezigheid van een permanente magneet.
Sms's bevatten een permanente magneet. Om het vermogen van de motor te vergroten moet het gebruik van permanente magneten toenemen, zijn permanente magneten duur en worden de kosten van de motor hoog. Om deze reden worden ze veel gebruikt in toepassingen met laag vermogen (tot 10 kW). Door de beschikbaarheid van hoogwaardige permanente magneten de afgelopen jaren zijn synchrone AC-servomotoren nu echter de voorkeurskeuze.
IM's gebruiken geen permanente magneten en worden meestal gebruikt voor toepassingen met een hoger vermogen (10 kW of meer).
Servo motor applications
Dankzij hun nauwkeurige positioneringseigenschappen worden servomotoren veel gebruikt in toepassingen zoals industriële robots en precisiemachines. Voorbeelden van toepassingen zijn onder meer:
- Industriële robotverbindingen
- Humanoïde robotgewrichten
- Apparatuurcontrole in voedselverwerkingsmachines
- Apparatuurcontrole in verpakkingsmachines
- Bandaandrijvingen in transportsystemen
- Automatische deuren in treinen
- X-Y-tabellen gebruikt in LCD- en halfgeleiderinspectiemachines
- Persen/rolinvoer
- Roterende tafels voor werktuigmachines of inspectiesystemen
- Controle van persen
- Controle van lijmmachines
- Controle van kunststofvormmachines
- Beheer van speelautomaten
- Radiobediening en andere hobbytoepassingen
- Coating- of dampdepositiemachines
- Spinreinigingsmachines voor LCD's en halfgeleiders
