Động cơ AC servo hiện tại đang được ứng dụng rất nhiều là máy móc dây chuyền công nghiệp. Vậy động cơ AC servo là gì và ứng dụng của nó ra sao.

Cấu tạo của Động cơ Servo EMHEATER

Về cấu tạo cơ bản thì động cơ servo là dạng động cơ đồng bộ 3 pha dùng nam châm vĩnh cửu. Động cơ servo sẽ được tích hợp encoder độ phân giải lớn để giúp quá trình điều khiển chính xác. Để điều khiển motor này thì mỗi hãng sẽ tích hợp riêng driver cho động cơ của mình. Tùy mỗi ứng dụng thì động cơ AC servo thường có 3 chế độ điều khiển chính là tốc độ. Vị trí và torque( momen), ở mỗi chế độ khác nhau thì chúng ta cần cài đặt tùy theo thông số của ứng dụng và tải.

Lưu ý trong một thời điểm ac servo chỉ chạy được một chế độ. Một số loại servo mới hiện nay như servo Emheater, Yaskawa, Mitsubishi, Delta Panasonic thì có thể chuyển đổi giữa các mode điều khiển trong quá trình hoạt động. Ngoài ra khi sử dụng motor servo thì bắt buộc các bạn phải dùng driver của đúng hãng đó thì mới có khả năng hoạt động chính xác được.

Encoder của động cơ servo 

Một trong những thành phần cũng tương đối quan trọng của động cơ ac servo đó chính là cảm biến hồi tiếp tốc độ hay còn gọi là encoder. Lưu ý có một số hãng thay vì dùng encoder thì dùng resolver. Tuy nhiên về tính năng cũng là hồi tiếp tốc độ quay. Đặc trưng cho độ chính xác của động cơ ac servo đó chính là độ phân giải của encoder.

Khi sử dụng động cơ ac servo ta cần quan tâm tới độ phân giải của encoder vì nó sẽ ảnh hưởng đến sai số của máy móc. Độ phần giải đối với servo hiện nay dao động từ 2500 cho đến 2^17 hoặc 2^20 xung trên một vòng.

Tuy nhiên trên thực tế ứng dụng vào máy móc thì thường các bạn chỉ cần độ phân giải khoảng 10,000 xung trên vòng trở xuống là đảm bảo. Độ phân giải quá cao cũng có thể gây khó khăn cho bạn bởi tốc độ phát xung trên plc dòng cơ bản cũng chỉ từ khoảng 100khz trở xuống.

Đối với một số dòng servo cũ thì tín hiệu encoder sẽ được nối trực tiếp với driver. Một số dòng servo mới sau này encoder có độ phân giải rất cao. Nên thường được tích hợp board mạch để chuyển đổi dạng tín hiệu này thành truyền thông để gửi vị trí encoder cho driver. Chính vì vậy đối với một số động cơ servo các bạn thường rất khó tận dụng động cơ để làm encoder.

Đặc điểm kỹ thuật khác của động cơ servo.

Mỗi loại động cơ ac servo đều được nhà sản xuất cung cấp tài liệu hướng dẫn sử dụng cũng như thông số kỹ thuật. Khi chọn động cơ servo các bạn nên quan tâm tới một số thông số như sau:

• Motor có thắng cơ hay không ? motor có thắng thường sử dụng trong một số trường hợp trục Z của máy CNC để tránh tình trạng khi máy đang chạy lỡ có bị mất điện thì trục chính không bị rớt xuống phôi. Nếu không rơi vào trường hợp này thì bạn không nên chọn thắng vì bản thân motor đã có tích hợp thắng điện không cần phải chọn thêm thắng cơ sẽ làm giá thành motor tăng thêm từ 20-40%.
• Cốt motor là loại trơn hay có rãnh then ? rãnh then dùng để gắn thêm chốt để có thể siết chặt vào khớp nối hay hộp số. Đối với một số loại công suất nhỏ thì thường chỉ cần cốt trơn là được.
• Tiêu chuẩn chống dầu của motor là bao nhiêu ? đối với một số ứng dụng motor sẽ hoạt động trong môi trường có dầu nhớt công nghiệp nên các bạn phải chọn loại motor có thêm tiêu chuẩn bảo vệ này để tăng độ bền cho motor.
• Ngoài ra thì các bạn cũng phải quan tâm tới kích thước cốt và mặt bích của động cơ để thuận tiện cho việc tính toán gá lắp về cơ khí.

Đặc điểm về kỹ thuật của driver servo mà bạn cần phải biết

Khi chọn mua động cơ ac servo thì các bạn bắt buộc phải nắm một số thông tin kỹ thuật liên quan tới sản phẩm như sau:

• Loại driver mà bạn đang cần là sử dụng điều khiển bằng xung hay mạng. Đối với loại nhận xung thì các bạn phải tìm hiểu về chân nhận xung là dạng opto hay linedriver( loại linedrive sẽ nhận xung thì plc được). Còn đối với loại chạy mạng thì các bạn cần phải xác định driver chạy loại mạng gì ? một số loại mạng truyền thông thường dùng cho driver servo bao gồm: Modbus, Mechatrolink, CClink, Ethercat, Can-open.
• Tiếp theo các bạn cần tìm hiểu loại driver này có tích hợp màn hình để cài đặt hay không ? nếu loại driver này không tích hợp màn hình cài đặt thì các bạn phải tìm cáp kết nối để kết nối với máy tính và sử dụng phần mềm để cài đặt parameter.
• Các bạn cũng nên xem kỹ trước khi sử dụng bao gồm: điện áp nguồn cấp cho driver là bao nhiêu, thường là 24V DC, 90VDC, 110VAC, 220VAC và 380VAC.

Ứng dụng của Động cơ Servo EMHEATER

Ứng dụng của động cơ AC servo hiện nay trong rất nhiều lĩnh vực và máy móc. Đối với một số loại máy công cụ như CNC chấn đột dập để di chuyển theo trục X, Y, Z thì thường được sử dụng servo để có thể di chuyển các trục này một cách chính xác. Một số dây chuyền chiết rót, đóng gói cần chạy và dừng đúng vị trí cũng yêu cầu bắt buộc phải sử dụng động cơ ac servo.

Đối với một số loại máy cắt bao bì thì motor servo cũng dùng cho trục dao cắt để giúp cho máy có thể cắt theo những vị trí đã được lập trình sẵn trên plc. Động cơ ac servo cho việc chạy vị trí thì chúng còn được dùng cho một số ứng dụng liên quan đến điều khiển torque để giúp việc thu xả cuộn có tỷ lệ chính xác cao hơn.

Khi sử dụng động cơ ac servo cho một số ứng dụng thì chúng ta nên sử dụng thêm hộp số giảm tốc để tăng lực momen. Khi tính toán hộp số servo ta cần chọn chính xác về tỷ lệ để đảm bảo tốc độ đầu ra của hộp số đủ dùng cho ứng dụng. Khi chọn động cơ và hộp số các bạn nên dựa vào những thiết kế cũ có sẵn hoặc bắt buộc phải dùng công cụ cơ khí tính toán thì mới cho ra được thông số chính xác.

Trong một số máy móc cơ khí phức tạp sử dụng nhiều trục servo từ 5 trở lên thì người ta thường sử dụng loại động cơ ac servo có driver nhận tiến hiệu điều khiển từ mạng truyền thông để chúng có thể phối hợp nhiều trục với nhau thực hiệu những quá trình điều khiển cơ khí phức tạp. Ví dụ tiêu biểu cho ứng ứng này đó chính là những cánh tay robot tốc độ cao hay những loại dây chuyền liên động tốc độ cao.

Động cơ ac servo có kích thước khả nhỏ gọn so với động cơ điện 3 pha. Nên trong một số loại máy yêu cầu kích thước nhỏ gọn sử dụng động cơ ac servo tương đối nhiều.

Một số loại động cơ servo phổ biến hiện nay

Trên thị trường hiện nay thì chỉ có khoảng vài hãng servo là được sử dụng nhiều. Do có chất lượng cũng như độ bền khá cao, mời các bạn tham khảo thêm sau đây.

Đầu tiên là phải kể đến servo của Emheater, hãng này đã có rất nhiều dòng servo khác nhau từ đời cũ signma i,ii bao gồm sgda sgdb sgdm sgdh sgds cho đến đời hiện nay là sigma 5,7 là dòng sgdv, sgd7s. Về chất lượng và độ bền thì hàng Emheater rất tốt và đi kèm với đó là giá thành phù hợp. 

Tiếp theo là servo của của Yaskawa, Panasonic, Mitsubishi, Delta,…

Cách chọn công suất động cơ servo và loại driver servo

Xác định ứng dụng cần sử dụng động cơ motor driver servo

Những ứng dụng có yêu cầu về độ chính xác và tốc độ cao thì giải pháp đầu tiên nên nghĩ tới là dùng động cơ ac servo nhưng đi kèm với đó là chi phí đầu tư sẽ cao hơn. Bạn phải tham khảo thực tế loại máy của mình có cần phải dùng servo để đáp ứng đủ nhu cầu hay không ?

Có một số giải pháp khác cũng có thể đáp ứng được nhu cầu nhưng với chi phí thấp hơn như dùng biến tần + động cơ thường hay là dùng động cơ bước. Ở đây bài toán bạn cần cân nhắc kỹ liên quan tới yêu cầu kỹ thuật, đặc tính của máy, chi phí đầu tư sẽ giúp bạn đưa ra quyết định chính xác.

Tính toán công suất cần dùng của motor động cơ servo

Sau khi đã xác định ứng dụng cần thiết phải dùng động cơ servo thì bạn sẽ đi vào bước tiếp theo là chọn công suất. Thông số chính xác về tải, cơ khí để chọn công suất phù hợp cho motor servo. 

Ngoài ra việc chọn công suất động cơ servo còn có thể dựa vào máy cũ tương tự hoặc trước đó sử dụng động cơ thường, động cơ bước công suất bao nhiêu để chọn.

Xác định các thông số kỹ thuật còn lại của driver motor động cơ servo

Sau khi chọn được công suất động cơ, các bạn chọn loại driver để phù hợp với động cơ này, thông số driver phải tương thích về công suất với động cơ, đọc được encoder của động cơ. Ngoài ra chúng ta còn quan tâm tới một số thông số khác như điều khiển chế độ vị trí, tốc độ, torque…Driver chạy truyền thông hay loại nhận xung.

Vấn đề chọn công suất cho motor động cơ servo

Đối với trường hợp lắp servo thay thế cho servo cũ sẵn có thì cách chọn công suất sẽ đơn giản các bạn chỉ cần chọn đúng công suất hoặc cao hơn so với loại đang dùng thì sẽ chạy được. 

Chọn công suất motor servo theo tính toán cơ khí

Khi thiết kế một máy móc hay dây chuyền mới hoàn toàn thì bắt buộc chúng ta phải tính toán về cơ khí mới chọn được công suất của motor. 

Ý nghĩa thông số momen lực torque của động cơ servo

Định nghĩa momen lực hay torque của động cơ servo là gì ?

Torque hay momen lực của động cơ ac servo có nghĩa là khả năng kéo tải của motor. Đơn vị thường là N.m. 

Cách chọn momen lực hay toruqe của động cơ servo

Mỗi dòng động cơ ac servo khác nhau sẽ có momen và lực khác nhau tùy vào công suất cũng như tốc độ định mức. Để lựa chọn chính xác lực torque bạn cần sử dụng thì các bạn phải tính toán cơ khí ra lực cần thiết sau đó dựa vào catalogue của nhà sản xuất motor servo để chọn ra mã hàng phù hợp.