Auto >> Automobiel >  >> Auto reparatie

Wat is servomotor?- Definitie, werking en typen

Wat is een servomotor?

Een servomotor (of servomotor) is een roterende actuator of lineaire actuator die nauwkeurige regeling van hoekige of lineaire positie, snelheid en versnelling mogelijk maakt . Het bestaat uit een geschikte motor gekoppeld aan een sensor voor positieterugkoppeling. Servomotoren worden gebruikt in toepassingen zoals robotica, CNC-machines of geautomatiseerde productie.

Het vereist ook een relatief geavanceerde controller, vaak een speciale module die speciaal is ontworpen voor gebruik met servomotoren. Servomotoren zijn geen specifieke motorklasse, hoewel de term servomotor vaak wordt gebruikt om te verwijzen naar een motor die geschikt is voor gebruik in een gesloten regelsysteem.

Servomotoren maken deel uit van een gesloten regelsysteem en bestaan ​​uit verschillende onderdelen, namelijk een regelcircuit, een servomotor, een as, een potentiometer, een aandrijftandwiel, een versterker en ofwel een encoder of een resolver. Een servomotor is een op zichzelf staand elektrisch apparaat dat delen van een machine met hoge efficiëntie en grote precisie roteert.

De uitgaande as van deze motor kan worden verplaatst naar een specifieke hoek, positie en snelheid die een normale motor niet heeft. De servomotor gebruikt een gewone motor en koppelt deze aan een sensor voor positieterugkoppeling.

De controller is het belangrijkste onderdeel van de servomotor die speciaal voor dit doel is ontworpen en gebruikt. De servomotor is een gesloten-lusmechanisme dat positiefeedback bevat om de rotatie- of lineaire snelheid en positie te regelen.

De motor wordt bestuurd met een elektrisch signaal, analoog of digitaal, dat de hoeveelheid beweging bepaalt die de uiteindelijke opgedragen positie voor de as vertegenwoordigt. Een type encoder dient als sensor die snelheids- en positiefeedback geeft. Dit circuit is rechtstreeks ingebouwd in het motorhuis, dat meestal is uitgerust met een versnellingssysteem.

Mechanisme van servomotor

Een servomotor is een servomechanisme met gesloten lus dat positiefeedback gebruikt om de beweging en de uiteindelijke positie te regelen. De invoer voor de besturing is een signaal (analoog of digitaal) dat de positie vertegenwoordigt die is opgedragen voor de uitgaande as.

De motor is gekoppeld aan een soort positie-encoder om positie- en snelheidsfeedback te geven. In het eenvoudigste geval wordt alleen de positie gemeten. De gemeten positie van de uitgang wordt vergeleken met de commandopositie, de externe ingang naar de controller.

Als de uitgangspositie afwijkt van de vereiste, wordt een foutsignaal gegenereerd dat ervoor zorgt dat de motor in beide richtingen draait om de uitgaande as in de juiste positie te brengen. Naarmate de posities naderen, wordt het foutsignaal teruggebracht tot nul en stopt de motor.

De allereenvoudigste servomotoren gebruiken alleen positiedetectie via een potentiometer en bang-bang-besturing van hun motor; de motor draait altijd op volle snelheid (of is gestopt). Dit type servomotor wordt niet veel gebruikt in industriële motion control, maar vormt de basis van de eenvoudige en goedkope servo's die worden gebruikt voor radiografisch bestuurbare modellen.

Meer geavanceerde servomotoren gebruiken optische roterende encoders om de snelheid van de uitgaande as te meten en een aandrijving met variabele snelheid om de motorsnelheid te regelen. Beide verbeteringen, meestal in combinatie met een PID-regelalgoritme, zorgen ervoor dat de servomotor sneller en nauwkeuriger in de opgedragen positie kan worden gebracht, met minder doorschieten.

Hoe werkt een servomotor?

Een servomotor is een elektromechanisch apparaat dat koppel en snelheid genereert op basis van de geleverde stroom en spanning. Een servomotor werkt als onderdeel van closed-loop-regeling en levert koppel en snelheid zoals opgedragen door een servocontroller die een feedbackapparaat gebruikt om de lus te sluiten.

Het feedbackapparaat geeft informatie zoals stroom, snelheid of positie aan de servocontroller, die de motoractie aanpast afhankelijk van de opgedragen parameters.

Servo's worden aangestuurd door een elektrische puls met variabele breedte of pulsbreedtemodulatie (PWM) over de stuurkabel te sturen. Er is een minimale hartslag, een maximale hartslag en een herhalingsfrequentie. Een servomotor kan normaal gesproken maar 90 ° in elke richting draaien. Dat komt neer op een totale beweging van 180°.

De neutrale positie van de motor wordt gedefinieerd als de positie waarin de servo dezelfde potentiële rotatie heeft, zowel met de klok mee als tegen de klok in. De PWM die naar de motor wordt gestuurd, bepaalt de positie van de as en is gebaseerd op de duur van de puls die over de stuurkabel wordt verzonden; de rotor draait in de gewenste positie.

De servomotor verwacht elke 20 milliseconden een puls en de lengte van de puls bepaalt hoe ver de motor draait. Een puls van bijvoorbeeld 1,5 ms zorgt ervoor dat de motor naar de 90°-stand draait.

Voor minder dan 1,5 ms beweegt hij tegen de klok in naar de 0 ° -positie, en langer dan 1,5 ms draait de servo met de klok mee naar de 180 ° -positie.

Wanneer een bewegingscommando aan deze servo's wordt gegeven, zullen ze in positie komen en die positie vasthouden. Als een externe kracht tegen de servo drukt terwijl de servo een positie vasthoudt, zal de servo weerstand bieden om vanuit die positie te bewegen.

De maximale kracht die de servo kan uitoefenen, wordt het koppel van de servo genoemd. Servo's zullen hun positie echter niet voor altijd behouden; De positiepuls moet worden herhaald om de servo te vertellen in positie te blijven.

Soorten servomotoren

Servomotoren zijn er in vele maten en in drie basistypen. De drie typen omvatten positionele rotatie, continue rotatie en lineair.

  • Positieve rotatie Servo's draaien 180 graden. Ze hebben ook aanslagen in de versnellingsbak om de uitgaande as te beschermen tegen overrotatie.
  • Een continue rotatie servomotor is een servo waarvan het bewegingsbereik niet beperkt is. In plaats van het ingangssignaal te laten bepalen in welke stand de servo moet draaien. De continue rotatie van de servo relateert de invoer aan de snelheid van de uitvoer en de richting. Door de onbeperkte beweging van deze motoren kunnen ze zowel in CW- als CCW-richtingen bewegen.
  • Lineaire servo's gebruik een tandheugelmechanisme om hun prestaties te veranderen. De tandheugel zet roterende beweging om in lineaire beweging.

Servomotorreparatie :Stapsgewijs proces

Reparatie van servomotoren wordt door velen geclaimd, maar door weinigen beheerst! Er zijn veel stappen betrokken bij het repareren van servomotoren; de lastigste stap is het repareren en opnieuw uitlijnen van de feedback. Deze kleine stap is de sleutel tot het nauwkeurig repareren van de servomotor, zonder een perfecte uitlijning is de rest van de servomotorreparatie niet relevant.

Om de perfecte uitlijning uit te voeren, moet een reparatiebedrijf een zeer duur uitlijnsysteem gebruiken. Vanwege deze kosten en het ontbreken van de mogelijkheid om de elektronica van het feedbackapparaat te repareren, repareren veel reparatiebedrijven geen servomotoren.

We willen je graag uitnodigen om ons servomotorreparatieproces te bekijken in de onderstaande video. Zo kunnen we uw servomotoren nauwkeurig repareren, opnieuw uitlijnen en volledig belasten voor een perfecte reparatie!

Stap-1 Initiële evaluatie

Tijdens een evaluatie wordt een visuele inspectie uitgevoerd om onderdelen zoals de as, spiebaan, eindklokken, klemmen en connectoren te controleren. Na de inspectie wordt een overspanningsvergelijkingstest of een korte test uitgevoerd om te controleren of de stator moet worden teruggewikkeld.

Vervolgens wordt in elke fase een isolatieweerstandstest uitgevoerd, vaak aangeduid als de Megger-test, om ervoor te zorgen dat de isolatie niet wordt verbroken.

De volgende test in de evaluatie is de fasebalanstest, waarbij een RMS-meter wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat de wikkelingen in evenwicht zijn tussen fasen; De rem wordt hier ook gecontroleerd als de servomotor er een heeft.

Stap-2 Demontage

Eerst wordt de backplate verwijderd, gevolgd door de encoder en encoderbehuizing, terwijl de bekabeling voorzichtig wordt verwijderd. Vervolgens worden de eindklokken verwijderd en wordt de rotor uit de stator getrokken; hier worden de rotor en de as visueel geïnspecteerd.

Vervolgens worden de lagers en het lagerhuis, evenals de rem, verwijderd.

Stap-3 Reinigen

Er wordt een alkalische wasmachine gebruikt, omdat dit beter is voor uw motor dan handreiniging of hogedrukreinigers. Al onze motoronderdelen worden op deze manier gewassen.

Step-4 Lagerwissel

Het is belangrijk om elk lager elke keer te vervangen, omdat dit vaak de oorzaak is van storingen in een motor. We gebruiken alleen hoogwaardige lagers die aan alle specificaties van de fabrikant voldoen of deze overtreffen. Zodra de lagers zijn vervangen, wordt de motor weer in elkaar gezet.

Stap-5 Laatste test

Om ervoor te zorgen dat de motor volledig is gerepareerd, wordt vervolgens een geheugentest uitgevoerd om de heruitlijning van het feedbackapparaat te verzekeren. Nadat de reparatie volledig is getest en geverifieerd, is de motor geverfd en klaar om naar u teruggestuurd te worden, klaar voor gebruik!

Voordelen van servomotor

Voordelen van servomotoren zijn:

  • Hoog uitgangsvermogen in verhouding tot de grootte en het gewicht van de motor.
  • Encoder bepaalt nauwkeurigheid en resolutie.
  • Hoog rendement. Het kan 90% benaderen bij lichte belasting.
  • Hoge koppel-traagheidsverhouding. Servomotoren kunnen belastingen snel versnellen.
  • Heeft 2-3 keer meer continu vermogen gedurende korte perioden.
  • Heeft gedurende korte perioden 5-10 keer meer nominaal koppel.
  • Servomotoren bereiken een hoge snelheid bij hoge koppelwaarden.
  • Stil bij hoge snelheden.
  • Encodergebruik zorgt voor hogere nauwkeurigheid en resolutie met closed-loop-besturing.

Nadelen van servomotor

De belangrijkste nadelen van de servomotor zijn:

  • Servosmotoren moeten worden afgesteld om de feedbacklus te stabiliseren.
  • Servomotor wordt onvoorspelbaar als er iets kapot gaat. Er zijn dus veiligheidscircuits vereist.
  • Complexe controller vereist encoder en elektronische ondersteuning.
  • Piekkoppel is beperkt tot een inschakelduur van 1%. Servomotoren kunnen beschadigd raken door aanhoudende overbelasting.
  • Versnellingsbakken zijn vaak nodig om vermogen te leveren bij hogere snelheden.
  • Hogere totale systeemkosten en de installatiekosten van een servomotorsysteem kunnen hoger zijn dan die van een stappenmotor vanwege de vereiste feedbackcomponenten.

Algemene industriële toepassingen voor servomotoren

Servomotoren zijn klein en efficiënt, maar essentieel voor gebruik in toepassingen die nauwkeurige positieregeling vereisen. De servomotor wordt aangestuurd door een signaal (data) beter bekend als een pulsbreedtemodulator (PWM). Hier zijn enkele van de meest voorkomende servomotortoepassingen die tegenwoordig worden gebruikt.

  • Robotica: Een servomotor bij elk "gewricht" van een robot wordt gebruikt om bewegingen aan te sturen, waardoor de robotarm zijn precieze hoek krijgt.
  • Transportbanden: Servomotoren verplaatsen, stoppen en starten transportbanden die het product naar verschillende stadia voeren, bijvoorbeeld in productverpakking/botteling en etikettering.
  • Autofocus camera: Een zeer nauwkeurige servomotor die in de camera is ingebouwd, corrigeert de lens van een camera om onscherpe beelden te verscherpen.
  • Robotvoertuig: Vaak gebruikt in militaire toepassingen en bomontploffing, besturen servomotoren de wielen van het robotvoertuig. En het genereren van voldoende koppel om het voertuig soepel te laten rijden, stoppen en starten en om de snelheid te regelen.
  • Zonne-volgsysteem: Servomotoren passen de hoek van zonnepanelen gedurende de dag aan, zodat elk paneel naar de zon blijft gericht en maximale energie van zonsopgang tot zonsondergang benut.
  • Metaalsnij- en metaalvormmachines: Servomotoren zorgen voor nauwkeurige bewegingsregeling voor freesmachines, draaibanken, slijpen, centreren, ponsen, persen en buigen in metaalproductie voor artikelen zoals potdeksels tot autowielen.
  • Antenne positionering: Servomotoren worden gebruikt op zowel de azimut- als de elevatie-aandrijfas van antennes en telescopen, zoals die worden gebruikt door de National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
  • Houtbewerking/CNC: Servomotoren besturen houtdraaimechanismen (draaibanken) die tafelpoten en trapassen vormen. Bijvoorbeeld voor het boren en boren van de gaten die nodig zijn om die producten later in het proces te monteren.
  • Textiel: Servomotoren besturen industriële spin- en weefmachines, weefgetouwen en breimachines die textiel produceren, zoals tapijten en stoffen, maar ook draagbare artikelen zoals sokken, mutsen, handschoenen en wanten.
  • Drukpersen/printers: Servo motors stop and start the print heads precisely on the page as well as move paper along to print multiple rows of text or graphics in exact lines, whether it’s a newspaper, a magazine, or an annual report.
  • Automatic Door Openers: Supermarkets and hospital entrances are prime examples of automated door openers controlled by servo motors. Whether the signal to open is via push plate beside the door for handicapped access or by radio transmitter positioned overhead.

The world would be a much different place without servo motors. Whether they’re used in industrial manufacturing or in commercial applications, they make our lives better, and easier.

Veelgestelde vragen.

What is Servomotor?

A servomotor (or servo motor) is a rotary actuator or linear actuator that allows for precise control of angular or linear position, velocity, and acceleration. It consists of a suitable motor coupled to a sensor for position feedback.

How does a servo motor work?

A servo motor is an electromechanical device that produces torque and velocity based on the supplied current and voltage. A servo motor works as part of a closed-loop system providing torque and velocity as commanded from a servo controller utilizing a feedback device to close the loop.

What type of motor is a servo motor?

A servo motor is a rotary actuator that is designed for precise precision control. It consists of an electric motor, a feedback device, and a controller. They are able to accommodate complex motion patterns and profiles better than any other type of motor.

What are the types of Servo Motor?

Servo motors come in many sizes and in three basic types. The three types include positional rotation, continuous rotation, and linear. Positional Rotation servos rotate 180 degrees. They also have stops in the gear mechanism to protect the output shaft from over-rotating.

Are servo motors AC or DC?

Servo motors come in two basic types:AC and DC. Each type is designed for a different range of applications, but both can be found in various industrial and domestic machines and devices.

What does a servo motor do?

Servo motors or “servos”, as they are known, are electronic devices and rotary or linear actuators that rotate and push parts of a machine with precision. Servos are mainly used on angular or linear position and for specific velocity, and acceleration.

What is servo motor simple definition?

A servo motor is an electromechanical device that produces torque and velocity based on the supplied current and voltage. A servo motor works as part of a closed loop system providing torque and velocity as commanded from a servo controller utilizing a feedback device to close the loop.

What is the difference between motor and servo motor?

DC motors are fast and continuous rotation motors mainly used for anything that needs to rotate at a high rotation per minute (RPM). For instance; car wheels, fans etc. Servo motors are high torque, fast, accurate rotation in a limited angle.

What are the 3 types of servos?

Servo motors come in many sizes and in three basic types. The three types include positional rotation, continuous rotation, and linear. Positional Rotation servos rotate 180 degrees. They also have stops in the gear mechanism to protect the output shaft from over-rotating.

Why is it called a servo motor?

In other words, servo motors get their name from the fact that they can be relied upon to operate “exactly as commanded”. Any electric motor capable of controlling parameters like position and speed is called a servo motor, regardless of how this control is achieved.

Where are servo motors used?

Servo motors are considered to be fundamental in the design and manufacturing of robots. These are systems that require a precise and controlled mechanical positioning. We can see them on fields such as industrial automation or the growing robotic surgery field.

Why are DC motors preferred as servo motor?

DC motors, while far less complex than servo motors are also easy to control; reverse the leads to change directions, and change the voltage to change the speed. These motors are both easily controllable, but their gap in complexity changes the resolution of control.

What’s the difference between a servo motor and a DC motor?

Servo motor does not rotate freely and continuously like DC motor. Its rotation is limited to 180⁰ whereas the DC motor rotates continuously. Servo motors are used in robotic arms, legs, or rudder control systems and toy cars. DC motors are used in fans, car wheels, etc.

Can servo motor rotate 360?

The end points of the servo can vary and many servos only turn through about 170 degrees. You can also buy ‘continuous’ servos that can rotate through the full 360 degrees.

What kind of motor is a servo?

Servo motors are generally an assembly of four things:a DC motor, a gearing set, a control circuit and a position-sensor (usually a potentiometer). The position of servo motors can be controlled more precisely than those of standard DC motors, and they usually have three wires (power, ground &control).

What are the parts of a servo motor?

The servo motor is composed of three elements:the motor, the encoder and the driver. The driver has the role of comparing the position command and the encoder position/speed information and controlling the drive current.

What is difference between induction and servo motor?

Induction motor will work on synchronous speed. 2) Servo motor is closed loop system where as induction motor is an open loop system. 3) An induction motor has high inertia and servo motor has a very low inertia. Hence servo motors are used in applications where instant and accurate positioning of load is required.