KHÁI QUÁT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO CHÍNH XÁC

Hệ truyền động điện chính xác sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa chính là hệ thống servo. Servo bắt nguồn từ tiếng Lating “servus”. Có nghĩa là tuân thủ các lệnh 1 cách trung thực và thực hiện công việc 1 cách nhanh chóng và với độ chính xác cao.

1. Các đặc điểm của hệ truyền động Servo – Khái quát

– Việc phân loại các chuyển động do các hệ truyền động điện tạo nên có thể được thực hiện như sau :

+ Các chuyển động quay hay thẳng chủ yếu để thắng momen cản của đối tượng truyền động. (Ví dụ: trong máy móc xử lý và gia công, trong máy công cụ).

Bộ điều khiển tốc độ quay giúp thích ứng công suất cơ lấy từ động cơ với đối tượng truyền động. Phạm vi tốc độ quay của mục tiêu này thường nhỏ và thường chỉ cần tỷ lệ 1 : 10 là đủ. Khi thiết kế hệ thống truyền động, trọng tâm là đạt được hiệu suất tối đa cho quá trình biến đổi năng lượng.

+ Các chuyển động quay hay thẳng chủ yếu để điều khiển đặt vị trí cho phôi, dụng cụ hay chi tiết máy của đối tượng truyền động. Các hệ TĐ thuộc phạm trù này được gọi là hệ TĐ chính xác (hệ TĐ Servo). Hệ TĐ Servo thường cần phạm vi ĐK tốc độ rất rộng (tới 1:10000). Đối với chúng trọng tâm thiết kế thường nằm ở đòi hỏi có độ chính xác và động học cao ( = chất lượng) đối với quá trình chuyển động.

• Ví dụ: TĐ cho các trục Robot, TĐ đẩy của máy công cụ, TĐ kéo trong hệ thông máy cán.

Đối với nhiều hệ thống TĐ, có thể phải giải quyết kết hợp cả hai nhiệm vụ. Ví dụ: TĐ kéo phục vụ chuyển động từ A tới B, nhưng đôi khi cũng cần để điều khiển đặt vị trí chính xác cho xe được kéo tại điểm dừng. Ví dụ thực tế là hệ thống truyền động tại các trạm tàu điện ngầm.

2 Các yêu cầu khi ứng dụng hệ truyền động Servo

• Dải công suất có giới hạn trên khoảng 30 kW. Vì hệ truyền động không cần được thiết kế cho chế độ dài hạn, mà thường chỉ để vận hành ở chế độ ngắn hạn lặp lại với chu kỳ đóng tương đối nhỏ (ED, tr), số liệu về công suất không còn ý nghĩa ưu tiên nữa. Quan trọng hơn là giá trị mômen danh định Mb mà hệ TĐ có thể tạo nên và khả năng quá tải mômen ngắn hạn (Mmax/Mb), gắn liền với tốc độ quay tối đa Nmax cũng như phạm vi ĐK tốc độ quay, bao gồm cả hai chiều và tốc độ quay bằng không.

Đối với ĐK đặt vị trí hay đặt góc còn cần thêm cả các số liệu về độ phân giải của vị trí.

Giá trị định hướng cho hệ TĐ Servo

Hiện tại có thể coi các thông số danh định sau đây là giá trị định hướng cho hệ TĐ Servo:

• Mômen quay danh định Mb: tới 200 Nm (đôi khi có thể tới 500 Nm)
• Quá tải mômen quay Mmax/Mb: 3 … 10
• Giới hạn trên của tốc độ quay Nmax: 20.000 min-1
• Độ phân giải đo vị trí trục động cơ: tối đa 4.600.000 bước ứng với 0.00010
• Giới hạn dưới của tốc độ quay vẫn bảo đảm quay tròn đều: 0.01 min-1
• Khả năng lặp lại của chuyển động thẳng phía sau hộp số: 0.1 µm

Xu hướng hiện tại là các hệ TĐ không cổ góp ít phải bảo dưỡng, sử dụng động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu (PMSM) dưới dạng BL-DC (Brushless DC-Motor) hoặc động cơ XC3P-ĐB kích thích ngoài. Loại động cơ MC kích thích vĩnh cửu chỉ còn ưu thế về giá trong các hệ TĐ với mômen quay nhỏ (< 1 Nm).

Truyền động bước chiếm lĩnh vài phạm vi ứng dụng nhất định có đòi hỏi giá thấp, mômen quay nhỏ (< 10 Nm) và tốc độ quay không cao (< 1500 min-1). Ví dụ: truyền động chính xác trong kỹ thuật xe cơ giới. Ta luôn phải nhớ đến truyền động trực tiếp không hộp số cũng như TĐ trực tiếp dùng động cơ tuyến tính.

3 Đặc điểm của hệ TĐ Servo

• Khả năng quá tải về mômen quay cao (Mmax/Mb ≈ 4 … 10)
• Khả năng gia tốc lớn (dω/dt|max = Mmax/Jges). Đây vốn được coi là đặc điểm quan trọng của các kết cấu trục chuyển động, dẫn đến đòi hỏi động cơ và các kết cấu đi kèm (hộp số, côn nối) cần phải có quán tính nhỏ. (FI nhỏ).
• Công suất động tối đa lớn (limit dynamic power) theo định nghĩa. (Biến thiên của công suất L = Mmax ⋅ |dω /dt|max)
• Thông thường cần có một phạm vi rộng ĐK tốc độ tuyến tính. (Kể cả tốc độ quanh điểm đứng im).
• Mặt khác, hệ thống cần có một độ bền dẻo nhất định để có thể truyền lực hoặc mômen và có tần số cộng hưởng riêng lớn. Mục đích để ngăn ngừa các kích thích dao động xoắn. Đòi hỏi này đi ngược lại với các yêu cầu khác, khiến ta phải đi tìm một giải pháp dung hòa tối ưu.

VCC Trading chuyên cung cấp các thiết bị công nghiệp tự động hóa. Với phương châm chất lượng số 1, dịch vụ khách hàng số 2, VCC Trading cam kết các sản phẩm cung cấp tới tay khách hàng đều là hàng chính hãng. Mua hàng phục vụ sản xuất, lắp đặt liên hệ với VCC Trading qua:

Zalo/Hotline: 0934683166

Email: contact@vcc-group.vn