Сервоприводы

Сервопривод – это электротехническое устройство, которое оснащается электродвигателем, одним или несколькими датчиками, а также управляющим модулем. В зависимости от назначения и типа поступающего сигнала на модуль управления, устройство выполняет различные действия, заключающиеся в стабильном поддержании определенных технических параметров, которые были заданы в конкретный момент времени.

Сервоприводы имеют широкую сферу применения в промышленном и бытовом секторе, начиная от механизмов дистанционного открывания мебельных фасадов, заканчивая сложными роботизированными манипуляторами, работающими в автономном режиме.

Сервопривод: особенности конструкции и принцип работы

Отечественные и зарубежные производители выпускают большое количество сервоприводов разного типа, которые между собой различаются внешним видом и габаритами, назначением и принципом работы, особенностями конструкции и техническими параметрами.

Типичный сервомотор состоит из следующих элементов:

• привод;
• редуктор;
• рабочий механизм;
• датчик;
• модуль управления;
• блок питания.

В качестве привода чаще всего используются электродвигатели синхронного или асинхронного типа, но в некоторых моделях встречаются гидравлические поршни. Редуктор с шестернями предназначен для передачи энергии от привода на исполнительный элемент. Рабочий механизм выполняет определенное действие. Датчик отслеживает выполнение команды и передает информацию о текущем положении рабочего механизма. Модуль управления передает команды на исполнительное устройство. Блок питания может устанавливаться опционально в модели, которые не входят в состав конкретного оборудования, а подключаются напрямую к сети (именно БП преобразует сетевое напряжение в постоянный ток с нужными параметрами).

Принцип работы сервопривода достаточно простой – с модуля управления поступает определенная команда. Электродвигатель включается, а его энергия передается на исполнительное устройство через передаточный механизм. Выполнение команды отслеживает встроенный датчик. 

Классификация сервоприводов и области их применения

Широкая область применения сервоприводов в разных отраслях промышленности стала причиной появления большого количества модификаций с различными функциональными и конструктивными особенностями.

Классифицировать сервоприводы можно по следующим критериям:

• тип привода;
• принцип действия;
• материал шестерней;
• тип вала.

В зависимости от модификации, в сервоприводах могут использоваться синхронные или асинхронные электродвигатели. Первый вариант более дорогой, но обеспечивает быстрый разгон и сокращает время выполнения заданного действия. Асинхронные моторы более дешевые, обладают повышенной точностью при низких оборотах вала, но дольше разгоняются по сравнению с синхронными моторами.

По принципу действия выделяют гидромеханические и электромеханические модификации. В первом случае движение привода осуществляется с помощью поршневого цилиндра, а во втором – с помощью электродвигателя, который передает энергию через редуктор. 

Шестерни для передаточного механизма могут изготавливаться из трех разных материалов – полимер, металл, карбон. Пластиковые элементы конструкции отличаются малым весом и длительным сроком службы, но они быстро приходят в негодность при сильных нагрузках. Металл отличается высокой прочностью и стабильной работой при сильных нагрузках, но рабочие зубья быстро стираются и изнашиваются. Карбоновые шестерни имеют усредненные показатели износа и работе под нагрузкой, но их стоимость выше, чем у двух предыдущих вариантов.

Вал двигателя может комплектоваться монолитным, полым или бесколлекторным ротором. Первый вариант устанавливается на недорогих сервоприводах, которые рассчитаны на работу под большой нагрузкой. Их недостаток – массивность и сильная вибрация. Модификации с полым ротором отличаются небольшой массой и хорошей чувствительностью. Их проще контролировать и ими удобнее управлять, но такие устройства не предназначены для выполнения силовых действий. Бесколлекторные роторы не имеют подвижных контактов, поэтому сила трения внутри них минимальная, что увеличивает эффективность работы и скорость разгона. Недостаток – высокая цена.

Самые известные производители сервоприводов

Сервоприводы выпускает много производителей по всему миру. Большинство компаний предлагают широкий модельный ряд устройств разного типа (не только сервомоторы), которые позволяют создать систему автоматизации производственных процессов и удаленного управления промышленным оборудованием. Традиционно лидируют в данной отрасли японские и немецкие производители.

В пятерку лучших производителей сервомоторов во всем мире входят следующие компании:

1. SEW-Evrodrive.
2. Siemens.
3. Omron.
4. Yaskawa.
5. Fanuc.

SEW-Evrodrive – международный концерн с штаб-квартирой в Германии. Компания производит электроприводную технику, которую экспортирует в более чем 50 стран мира. Каждый сервопривод SEW-Evrodrive проходит многоступенчатый контроль качества, включая тесты на стабильную работу в тяжелых условиях. Продукция соответствует всем региональным и мировым стандартам качества.

Немецкая компания Siemens известна не только качественной бытовой техникой, но своей продукцией для систем автоматизации производственных процессов. Под брендом Сименс выпускается большой выбор сервоприводов нескольких серий. Сервоприводы Siemens SQN разработаны специально для промышленных климатических устройств, систем отопления и противопожарных установок. Широкий модельный ряд позволяет выбрать оптимальный привод для выполнения конкретных действий.

Японская компания Omron является одним из лидеров в производстве систем автоматизации. Модельный ряд сервоприводов Omron представлен тремя основными сериями – R7D, R88D и SGDV с диапазоном мощности от 0.05 до 15 кВт. Кроме технических параметров устройства различаются конструктивными особенностями и функциональными возможностями.

Yaskawa – японский производитель приводов, промышленного оборудования и систем автоматизации с более чем столетней историей. Сервоприводы Yaskawa отличаются безупречным качеством сборки, высокими эксплуатационными показателями и многоцелевым применением. 

Еще один японский производитель Fanuc был основан как дочернее предприятие концерна Fujitsu. Основное направление деятельности – промышленные роботы, станки с ЧПУ, а также различные электроприводы и вспомогательная продукция. Сервоприводы Fanuc используются в промышленном оборудовании на заводах известных мировых компаний, включая Apple, General Motors, Coca-Cola, Boeing, Honda и других промышленных гигантов.