Zastosowanie serwonapędów w automatyce

Serwonapęd jest jednym z elementów złożonych systemów automatyki przemysłowej. Jako układ wykonawczy odpowiada za precyzyjne realizowanie ruchu podzespołów maszyn, z uwzględnieniem wszystkich jego parametrów. Trzyczęściowy układ serwonapędu znajduje szerokie zastosowanie w wielu obszarach przemysłu, a w szczególności w precyzyjnych obrabiarkach CNC, maszynach drukarskich i włókienniczych oraz w robotyce.

Co to jest serwonapęd?

Automatyka przemysłowa odgrywa obecnie bardzo istotną rolę w każdym zakładzie produkcyjnym. Dzięki modułom sterowania, robotom i zautomatyzowanym procesom kontroli jest możliwe nie tylko skrócenie czasu produkcji. Elektronicznie kontrolowane i sterowane maszyny są znacznie bardziej precyzyjne, co gwarantuje wysoką powtarzalność wykonywanych elementów oraz eliminuje błędy ludzkie.

W efekcie przekłada się to również na koszty produkcji oraz jakość gotowych wyrobów. Aby systemy automatyki przemysłowej sprawdzały się w praktyce, konieczne jest stosowanie w nich rozwiązań technologicznych, które zapewniają precyzję pracy i eliminują awaryjność. Do takich innowacyjnych osiągnięć zaliczają się serwonapędy. Jak wskazuje ich nazwa, są one modułami napędowymi odpowiedzialnymi za poruszanie się określonych części maszyn (np. osi maszyny CNC,czy ramion robotów).

źródło: https://www.cs-lab.eu/sklep/zestaw-na-3-osie-serwonaped-silnik-750w-simdrive-csm-servo-motor/

W przeciwieństwie do tradycyjnego silnika serwosilniki są jednak bardziej zaawansowanie technologiczne i wykonane z większa precyzją. Moduł elektroniczny, w który są wyposażone, umożliwia bardziej precyzyjną kontrolę i sterowanie ruchem maszyny. Uzupełniający zestaw enkoder z jednej strony pozwala na kontrolę nad obrotami silnika, a z drugiej – dzięki regulacji tych obrotów – nadzoruje też przemieszczanie się całego podzespołu. Serwonapędy wyróżniają się bardzo wysokim poziomem dynamiki. Oznacza to, że sterownik wymusza niemal natychmiastową reakcję silnika, w postaci jego przyspieszenia czy zwolnienia.

Jak jest zbudowany?

Serwonapęd jest zespołem trzech elementów, z których każdy pełni istotną rolę w pracy urządzenia. Podstawę zespołu stanowi silnik elektryczny, który odpowiada za ruch danej części maszyny. Jest on elementem wykonawczym całego zespołu. Silnik może być przystosowany do zasilania prądem stałym lub zmiennym. Samodzielna praca tego elementu nie gwarantuje wymaganej precyzji.

Aby ją osiągnąć stosuje się specjalny sterownik. Jest on "mózgiem" serwonapędu, który kontroluje i jednocześnie definiuje wszystkie parametry pracy silnika. Trzecim elementem zespołu jest enkoder, czyli miernik wykonanego ruchu. Jest on złożony z tarczy posiadającej od kliku do nawet kilkuset tysięcy precyzyjnie wykonanych otworów i bardzo czułych fotoelementów.

Dzięki precyzyjnemu rozmieszczeniu otworów i ustawieniu fotoelementu można dokładne określić położenie ruchomej części maszyny (np. wału). Enkodery liniowe lub obrotowe są czujnikami, które przetwarzają wartość ilościową obrotu czy ruchu liniowego na impulsy elektryczne. Informacje są przekazywane do sterownika, który inicjuje odpowiednią do nich reakcję.

Dzięki współpracy sterownika z enkoderem jest możliwe utrzymywanie zadanej pozycji elementu z dokładnością jednego impulsu enkodera,nawet gdy element ten porusza się z dużą i w dodatku zmienną prędkością. Ma to ogromne znaczenie w przypadku szybkich i dynamicznych maszyn, w których zachowanie precyzji jest bardzo ważne, ale też niezwykle trudne. Kontrolowanie pracy silnika przez sterownik obejmuje parametry takie jak: pozycja, prędkość, moment obrotowy.

Sterowniki są wyposażone w porty, które umożliwiają ich komunikację z komputerem lub sterownikiem ruchu. To z kolei pozwala na programowanie ich do wykonywania konkretnych zadań lub bieżące przekazywanie trajektorii ruchu. Precyzja pracy serwonapędów jest też uzależniona od szybkości przetwarzania informacji przez sterownik (częstotliwość pracy regulatorów PID), użytego enkodera (ilości impulsów) i sposobu wykonania silnika (ilość pól magnetycznych).

Standardowo w takich układach montuje się jednostki, których reakcja wynosi 0, ms a nawet mniej. W efekcie każda „komenda” sterownika spotyka się z niemal natychmiastową odpowiedzią jednostki napędowej. Ma to decydujące znaczenie w pracy precyzyjnych i bardzo szybkich maszyn. Obsługę i programowanie serwonapędu jest możliwe dzięki panelowi dotykowemu lub oprogramowanie diagnostyczne uruchamiane na komputerze PC, które pozwalają także na wykrywanie i analizę błędów.

Zastosowanie serwonapędów w automatyce przemysłowej

Serwonapędy są szeroko stosowane w wielu dziedzinach przemysłu. Montuje się je w maszynach, w których bardzo ważne są precyzyjne pozycjonowanie oraz synchronizacja osi – szczególnie w konstrukcjach wieloosiowych. Dzięki bardzo wysokiej dokładności sterownia ruchem podzespołów sprawdzają się jako akcesoria CNC – w obrabiarkach (frezarkach, tokarkach czy innych maszynach do obróbki skrawaniem o dużych prędkościach pracy).

W serwosilniki wyposaża się też precyzyjne wtryskarki, maszyny tnące z wirującymi nożami czy piłami, a także maszyny drukarskie i włókiennicze. Automatyka przemysłowa ma również zastosowanie w transporcie i pakowaniu. Tu serwonapędy pojawiają się w urządzeniach do podnoszenia i układania ładunków, pakowania żywności oraz w systemach transportowych. Stosowane są również w urządzeniach do plombowania oraz w robotyce i w specjalistycznych maszynach produkcyjnych.

Gdzie kupię serwonapędy i serwosilniki?

Serwonapędy i serwosilniki (https://www.cs-lab.eu/sklep-kat/serwonapedy-serwosilniki/) to jedna z grup produktów oferowanych przez firmę CS-LAB s.c. z Bydgoszczy. Jest ona nie tylko dystrybutorem, ale przede wszystkim producentem nowoczesnych rozwiązań technologicznych, dzięki którym automatyka przemysłowa oferuje znacznie więcej możliwości kontroli i sterowania procesami produkcji. Powstające w CS-Lab produkty są tworzone przy udziale najnowszych technologii oraz z wykorzystaniem wysokiej jakości podzespołów. Firma specjalizuje się w dziedzinie automatyki przemysłowej i budynkowej.