Cơ bắp im lặng: Động cơ servo công nghiệp cung cấp năng lượng cho thế giới tự động hóa của chúng ta như thế nào

Không chỉ là một động cơ: Bản chất của điều khiển servo

Bạn đã bao giờ quan sát một cánh tay robot trong nhà máy sản xuất ô tô di chuyển với độ chính xác cực cao, đặt một bộ phận với độ chính xác đến từng milimet chưa? Hay quan sát thấy một dây chuyền đóng chai tốc độ cao lấp đầy hàng nghìn container mỗi giờ mà không bị tràn? Những kỳ công của tự động hóa hiện đại này được thực hiện nhờ một phần công nghệ đáng chú ý: Động cơ servo công nghiệp .

Không giống như động cơ điện tiêu chuẩn hàng ngày—như động cơ trong quạt hoặc máy xay sinh tố—chỉ chạy ở tốc độ liên tục, động cơ servo được thiết kế để điều khiển chính xác về vị trí, vận tốc và gia tốc của nó. Bản thân từ “servo” có nguồn gốc từ tiếng Latin phục vụ , có nghĩa là “nô lệ”, mô tả hoàn hảo chức năng của nó: nó hoạt động như một nô lệ chính xác cho tín hiệu điều khiển, tuân theo các hướng dẫn với độ chính xác và khả năng phản hồi đáng kinh ngạc.

Bí mật về vòng kín: Cách thức hoạt động của servo

Sự khác biệt cốt lõi giữa động cơ tiêu chuẩn (hệ thống vòng hở) và động cơ servo (hệ thống vòng kín) nằm ở khả năng liên tục kiểm tra hoạt động của nó.

Ba thành phần chính

Mọi hệ thống Động cơ servo công nghiệp đều dựa vào bộ ba thành phần để đạt được độ chính xác:

1. Động cơ (Cơ bắp): Đây là thiết bị thực sự tạo ra lực quay hoặc mô-men xoắn. Trong các ứng dụng công nghiệp, đây thường là động cơ AC hoặc DC không chổi than mạnh mẽ.
2. Thiết bị phản hồi (Đôi mắt): Đây thường là độ phân giải cao bộ mã hóa hoặc người giải quyết . Nó được gắn vào trục động cơ và liên tục đo vị trí và tốc độ hiện tại của động cơ. Nó hoạt động như “đôi mắt”, gửi thông tin theo thời gian thực trở lại bộ điều khiển.
3. Bộ truyền động/bộ điều khiển servo (Bộ não): Thiết bị điện tử này nhận lệnh mong muốn (ví dụ: “di chuyển tới 180 độ”) và so sánh lệnh đó với vị trí thực tế được báo cáo bởi thiết bị phản hồi. Nếu có sự khác biệt (“tín hiệu lỗi”), bộ biến tần sẽ ngay lập tức điều chỉnh công suất gửi tới động cơ cho đến khi vị trí thực tế khớp với vị trí lệnh. Sự so sánh và điều chỉnh liên tục này là bản chất của điều khiển vòng kín .

Sức mạnh của sự chính xác

Hệ thống khép kín này mang lại cho Động cơ servo công nghiệp siêu năng lực của nó. Nếu một lực bên ngoài (tải) cố gắng đẩy động cơ ra khỏi vị trí, thiết bị phản hồi sẽ ngay lập tức cảm nhận được sự thay đổi và bộ điều khiển nhanh chóng tăng mô-men xoắn của động cơ để giữ nguyên vị trí, khả năng này được gọi là tốc độ cao. độ cứng . Độ tin cậy và khả năng phản hồi này rất quan trọng trong những môi trường mà một lỗi nhỏ có thể làm hỏng sản phẩm hoặc gây ra va chạm máy.

Xương sống của Công nghiệp 4.0

Các ứng dụng của Động cơ servo công nghiệp rất rộng lớn và về cơ bản là nền tảng cho sản xuất và tự động hóa hiện đại. Chúng là động lực đằng sau sự thay đổi toàn cầu hướng tới Công nghiệp 4.0—sự thúc đẩy cho “các nhà máy thông minh” nơi máy móc giao tiếp và tự tối ưu hóa.

Nơi servo sống

• Robot: Chúng tạo thành các khớp và bộ truyền động của cánh tay robot công nghiệp, cho phép chúng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp như hàn, sơn và lắp ráp với độ lặp lại chưa từng có.
• Máy CNC: Trong các máy điều khiển số (CNC) trên máy tính, động cơ servo điều khiển chính xác chuyển động của dụng cụ cắt và phôi, đảm bảo độ chính xác ở mức micron trong chế tạo các bộ phận kim loại và nhựa.
• Đóng gói và đóng chai: Chúng kiểm soát sự đồng bộ hóa tốc độ cao cần thiết cho các dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn, trong đó các chuyển động phải được phối hợp tính bằng mili giây.
• In ấn và chuyển đổi: Động cơ servo duy trì độ căng và đăng ký hoàn hảo trong máy in và máy cắt, gấp hoặc xử lý các vật liệu như giấy, phim hoặc dệt.

Tương lai của Động cơ servo công nghiệp đang phát triển theo hướng tích hợp tốt hơn với các công nghệ như Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) và Trí tuệ nhân tạo. Chẳng bao lâu nữa, những động cơ này sẽ không chỉ tuân theo hướng dẫn; họ sẽ sử dụng dữ liệu của mình để dự đoán nhu cầu bảo trì, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và thậm chí điều chỉnh hiệu suất của chính họ trong thời gian thực, giúp các quy trình sản xuất trở nên hiệu quả và tự chủ hơn nữa.