Στον τομέα του ελέγχου κίνησης και ειδικότερα σε εφαρμογές ελέγχου θέσεως ταχύτητας και ροπής άξονα χρησιμοποιούνται εδώ και αρκετά χρόνια ειδικοί κινητήρες που λέγονται σερβοκινητήρες.
Με τη χρήση αυτών των κινητήρων δίνεται λειτουργικά η δυνατότητα εκτός από την απλή ρύθμιση των στροφών και της ταχύτητας που γίνονται και στους συνήθεις κινητήρες με ρυθμιστές στροφών και inverters να γίνεται πραγματικός έλεγχος της θέσης του άξονα του κινητήρα (positioning). Αυτό επιτυγχάνεται με την προσθήκη στο σώμα του κινητήρα ενός συγκεκριμένου αισθητηρίου (resolver ή encoder) που ελέγχει με συγκεκριμένες διαδικασίες την ταχύτητα και τη θέση του άξονα του κινητήρα.
Με την εξέλιξη αυτή η τεχνολογία πέρασε από τον κλασσικό έλεγχο ταχύτητας (speed control) στο συνολικό έλεγχο κίνησης (motion control). Αυτή η εφαρμογή ήταν καθοριστική και για την εξέλιξη της ρομποτικής.
Οι σερβοκινητήρες δεν μπορούν να επιτελέσουν την τόσο σημαντική λειτουργία τους λειτουργώντας μεμονωμένα, αλλά αποτελούν το βασικό στοιχείο ενός συνολικού συστήματος αυτοματισμού που επιτελεί motion control. Στο συνολικό σερβοσύστημα εντάσσονται εκτός από το σερβοκινητήρα η μονάδα ελέγχου που στην πλειοψηφία των περιπτώσεων είναι ένα PLC και ο σερβοενιχυτής(servodrive) που αποτελεί τον ενδιάμεσο κρίκο μεταξύ της μονάδας ελέγχου και του σερβοκινητήρα.
Οι σερβοκινητήρες δεν μπορούν να επιτελέσουν την τόσο σημαντική λειτουργία τους λειτουργώντας μεμονωμένα, αλλά αποτελούν το βασικό στοιχείο ενός συνολικού συστήματος αυτοματισμού που επιτελεί motion control. Στο συνολικό σερβοσύστημα εντάσσονται εκτός από το σερβοκινητήρα η μονάδα ελέγχου που στην πλειοψηφία των περιπτώσεων είναι ένα PLC και ο σερβοενιχυτής(servodrive) που αποτελεί τον ενδιάμεσο κρίκο μεταξύ της μονάδας ελέγχου και του σερβοκινητήρα.
Οι σερβοκινητήρες είναι οι κινητήρες που χρησιμοποιούνται στα Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, χωρίς φυσικά να είναι ίδιοι με τους κοινούς κινητήρες παρόλο που μοιάζουν κατασκευαστικά. Οι σερβοκινητήρες διαφέρουν από τους άλλους κινητήρες στο ότι ενσωματώνουν σύστημα ανάδρασης το οποίο χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με ένα σερβομηχανισμό οδήγησης με σκοπό να ελεγχθεί είτε η ροπή είτε η ταχύτητα. Ο σερβομηχανισμός οδήγησης συνίσταται στο σερβοενισχυτή (servodrive)που αποτελεί ένα ξεχωριστό στοιχείο του σερβοσυστήματος.
Ωστόσο το σύστημα ανάδρασης είναι ενσωματωμένο στο σερβοκινητήρα. Οι περισσότεροι σερβοκινητήρες φέρουν ενσωματωμένη μια παλμογεννήτρια (encoder ή pulse generator), αυξητικού ή απόλυτου τύπου (incremental ή absolute type). Αν η παλμογεννήτρια είναι αυξητικού τύπου τότε παράγουν ένα συγκεκριμένο αριθμό παλμών ανά περιστροφή του άξονα του σερβοκινητήρα, ενώ αν είναι απολύτου θέσεως τότε δίνουν στην έξοδό τους συγκεκριμένο αριθμό ως αποτέλεσμα μιας ακολουθίας bit. Και στις δύο περιπτώσεις τα σήματα μπορούν να μεταφερθούν στη μονάδα ελέγχου, όπου με τον κατάλληλο προγραμματισμό να επιτευχθεί ο βέλτιστος έλεγχος του σερβοκινητήρα. Ο έλεγχος αυτός μπορεί να αφορά είτε στη θέση περιστροφής του άξονα ως προς τις 360 μοίρες που συνιστούν μια πλήρη περιστροφή, είτε στην ταχύτητα περιστροφής του άξονα, είτε στην αναπτυσσόμενη σε αυτόν ροπή.
Αν εξετάσει κανείς τους σερβοκινητήρες από τη σκοπιά των ηλεκτροκινητήρων, από λειτουργική άποψη κύριο γνώρισμα τους είναι η ικανότητά τους να αναπτύσσουν μεγάλες επιταχύνσεις, όταν ξεκινάμε από πλήρη ακινησία δηλαδή να έχει μικρή ροπή αδράνειας και μεγάλη ροπή στρέψης.
Για να πετύχουμε αυτά τα δύο πρέπει:
1. Ο ρότορας να έχει μεγάλο μήκος και μικρή διάμετρο.
2. Να υπάρχουν περιελίξεις αντισταθμίσεως οι οποίες επιτρέποντας ανάπτυξη μεγαλύτερων ρευμάτων αυξάνουν τη ροπή στρέψης.
3. Για μικρής ισχύος κινητήρες προβλέπεται μόνιμος μαγνήτης μέσα στους πόλους του οποίου και γύρω από ένα μόνιμο στέλεχος(όπως στα όργανα κινητού πλαισίου) περιστρέφεται το τύλιγμα του ρότορα.
4. Να είναι μειωμένη η σταθερά χρόνου L.R του τυλίγματος του ρότορα.
Η επιλογή ενός σερβοκινητήρα γίνεται έχοντας υπόψη ότι η ισχύς του θα πρέπει να καλύπτει την ισχύ του φορτίου (ωφέλιμη) και τις τριβές (απώλειες) της διάταξης. Πέραν αυτού ο σερβοκινητήρας πρέπει να λειτουργεί στις επιθυμητές ταχύτητες και να μπορεί να δίνει την απαραίτητη επιτάχυνση στο ρότορα και στο φορτίο.
1. Ο ρότορας να έχει μεγάλο μήκος και μικρή διάμετρο.
2. Να υπάρχουν περιελίξεις αντισταθμίσεως οι οποίες επιτρέποντας ανάπτυξη μεγαλύτερων ρευμάτων αυξάνουν τη ροπή στρέψης.
3. Για μικρής ισχύος κινητήρες προβλέπεται μόνιμος μαγνήτης μέσα στους πόλους του οποίου και γύρω από ένα μόνιμο στέλεχος(όπως στα όργανα κινητού πλαισίου) περιστρέφεται το τύλιγμα του ρότορα.
4. Να είναι μειωμένη η σταθερά χρόνου L.R του τυλίγματος του ρότορα.
Η επιλογή ενός σερβοκινητήρα γίνεται έχοντας υπόψη ότι η ισχύς του θα πρέπει να καλύπτει την ισχύ του φορτίου (ωφέλιμη) και τις τριβές (απώλειες) της διάταξης. Πέραν αυτού ο σερβοκινητήρας πρέπει να λειτουργεί στις επιθυμητές ταχύτητες και να μπορεί να δίνει την απαραίτητη επιτάχυνση στο ρότορα και στο φορτίο.
Οι σερβοκινητήρες διακρίνονται σε ηλεκτρικούς AC και DC, σε πνευματικούς και υδραυλικούς.
Σερβοκινητήρες DC
Σερβοκινητήρες DC
Οι μονοφασικοί σερβοκινητήρες συνεχούς ρεύματος είναι βασικά τεσσάρων τύπων.
A) Ο πρώτος τύπος είναι αυτός που τα τυλίγματα του στάτορα τροφοδοτούνται από πηγή σταθερής τάσεως ή ρεύματος, ενώ το τύλιγμα του ρότορα από μια τάση ελέγχου. Οι σερβοκινητήρες αυτοί είναι γνωστοί σαν ελεγχόμενοι από το ρότορα. Σε αυτούς τους σερβοκινητήρες αν διατηρούμε σταθερή την τάση ελέγχου Vε η ροπή στρέψης μικραίνει γραμμικά σε συνάρτηση με την αύξηση της γωνιακής ταχύτητας ω του κινητήρα.
B) Ο δεύτερος τύπος σερβοκινητήρα είναι ο ελεγχόμενος από το στάτορα. Σ’ αυτόν τον τύπο το τύλιγμα του ρότορα τροφοδοτείται από μια πηγή σταθερής τάσεως ή ρεύματος ενώ το τύλιγμα του στάτορα από μια τάση ελέγχου. Σε αυτούς τους σερβοκινητήρες η ροπή στρέψης είναι ανεξάρτητη από τη γωνιακή ταχύτητα του στάτορα και εξαρτάται μόνο από τη σταθερά Κ και το ρεύμα του στάτορα. Ωστόσο αν το μαγνητικό υλικό εργάζεται στον κόρο η ροπή στρέψης επηρεάζεται και από τη γωνιακή ταχύτητα του στάτορα και μάλιστα σε πολύ μεγάλες γωνιακές ταχύτητες η ροπή μικραίνει γιατί αυξάνει πάρα πολύ η αντηλεκτρεγερτική δύναμη.
Γ) Ο τρίτος τύπος είναι ο σερβοκινητήρας με τα τυλίγματα στάτορα και ρότορα σε σύνδεση σειράς: Οι σερβοκινητήρες αυτοί έχουν διπλό τύλιγμα στο στάτορα έτσι που το καθένα να συνδέεται σε σειρά με το τύλιγμα του ρότορα με τη βοήθεια ηλεκτρονόμων. Η ροπή στρέψης του κινητήρα μεταβάλλεται εκθετικά και εξαρτάται από τα μεγέθη του ρέυματος ελέγχου και της γωνιακής ταχύτητας. Είναι πολύ μεγάλη κατά την εκκίνηση οπότε η γωνιακή ταχύτητα είναι μικρή, ενώ μικραίνει απότομα όταν η γωνιακή ταχύτητα μεγαλώνει.χρησιμοποιείται κυρίως εκεί όπου απαιτείται μεγάλη ροπή κατά την εκκίνηση (όπου έχουμε περιστροφή μαζών)αφού η γραμμικότητα δεν παίζει κανένα ρόλο.
Δ) Ένας ιδιαίτερα σημαντικός τύπος σερβοκινητήρας είναι αυτός με μόνιμο μαγνήτη Ο σερβοκινητήρας του τύπου αυτού έχει αντί για τυλίγματα στάτορα, μόνιμο μαγνήτη, ενώ ο ρότορας έχει κανονικό τύλιγμα μέσα από το οποίο ελέγχεται ο κινητήρας. Μοιάζει πολύ με τους ασύγχρονους κινητήρες παράλληλης διέγερσης και λόγω του μικρού όγκου του χρησιμοποιείται σε Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου πάνω σε αεροπλάνα. Ο μικρός όγκος του κινητήρα πετυχαίνεται με ειδικό κράμα μόνιμου μαγνήτη.
Οι μαγνήτες που χρησιμοποιούνται στους σερβοκινητήρες περιλαμβάνονται στους παρακάτω τέσσερις βασικούς τύπους:
• Οι κεραμικοί μαγνήτες οι οποίοι συνίστανται από οξείδιο του σιδήρου και καρβίδιο του βαρίου ή του στροντίου. Οι κεραμικοί μαγνήτες χρησιμοποιούνται σε κινητήρες μικρής σχετικά ισχύος για μη ενεργοβόρες διαδικασίες ελέγχου.
• Οι μαγνήτες AlNiCo, δηλαδή οι μαγνήτες αλουμινίου, νικελίου, κοβαλτίου, οι οποίοι είναι δυνατόν να περιέχουν ίχνη από σίδηρο, χαλκό και τιτάνιο. Σήμερα δε περιλαμβάνονται στο σχεδιασμό των καινούργιων κινητήρων εξαιτίας του υψηλού κόστους τους και της σχετικά εύκολης απομαγνήτισής τους σε συνθήκες ανοικτού κυκλώματος.
• Οι μαγνήτες Σαμαρίου Κοβαλτίου, οι οποίοι λόγω του μεγάλου κόστους τους χρησιμοποιούνται μόνο σε εφαρμογές στις οποίες η υψηλή θερμοκρασία και η αντοχή σε διάβρωση αποτελούν κρίσιμες παραμέτρους.
• Οι μαγνήτες Νεοδύμιου Σιδήρου Βορίου(NdFeB) είναι οι πιο σύγχρονη γενιά μαγνητών. Οι εξαιρετικές μαγνητικές τους ιδιότητες τους καθιστούν παράλληλα κατάλληλους και για συμπαγείς κατασκευές σε χρήσεις που απαιτούν μικρότερα κόστη κατασκευής. Το μεγάλο τους μειονέκτημα είναι ότι διαβρώνονται πολύ εύκολα.Σερβοκινητήρες AC
• Οι μαγνήτες AlNiCo, δηλαδή οι μαγνήτες αλουμινίου, νικελίου, κοβαλτίου, οι οποίοι είναι δυνατόν να περιέχουν ίχνη από σίδηρο, χαλκό και τιτάνιο. Σήμερα δε περιλαμβάνονται στο σχεδιασμό των καινούργιων κινητήρων εξαιτίας του υψηλού κόστους τους και της σχετικά εύκολης απομαγνήτισής τους σε συνθήκες ανοικτού κυκλώματος.
• Οι μαγνήτες Σαμαρίου Κοβαλτίου, οι οποίοι λόγω του μεγάλου κόστους τους χρησιμοποιούνται μόνο σε εφαρμογές στις οποίες η υψηλή θερμοκρασία και η αντοχή σε διάβρωση αποτελούν κρίσιμες παραμέτρους.
• Οι μαγνήτες Νεοδύμιου Σιδήρου Βορίου(NdFeB) είναι οι πιο σύγχρονη γενιά μαγνητών. Οι εξαιρετικές μαγνητικές τους ιδιότητες τους καθιστούν παράλληλα κατάλληλους και για συμπαγείς κατασκευές σε χρήσεις που απαιτούν μικρότερα κόστη κατασκευής. Το μεγάλο τους μειονέκτημα είναι ότι διαβρώνονται πολύ εύκολα.Σερβοκινητήρες AC
Σερβοκινητήρες AC
Οι σερβοκινητήρες εναλλασσομένου ρεύματος μπορούν να είναι διφασικοί ή τριφασικοί. Οι διφασικοί αποτελούνται από δύο τυλίγματα στο στάτη με τέτοια τοποθέτηση, ώστε να παρουσιάζουν διαφορά φάσεως 90 μοιρών και το ρότορα. Το ένα τύλιγμα ονομάζεται τύλιγμα αναφοράς και τροφοδοτείται από μια εναλλασσόμενη τάση σταθερής τιμής, ενώ το άλλο τύλιγμα είναι τύλιγμα ελέγχου και τροφοδοτείται από την τάση ελέγχου. Όταν λοιπόν εφαρμοστούν αυτές οι τάσεις στα τυλίγματα τότε δημιουργείται στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο από τα δύο ρεύματα που διαρρέουν τα τυλίγματα και ο ρότορας περιστρέφεται.
Ο ρότορας είναι φτιαγμένος από χάλκινες ράβδους που βραχυκυκλώνουν μεταξύ τους (βραχυκυκλωμένος δρομέας). Η ταχύτητα και η διεύθυνση περιστροφής καθορίζονται από το πλάτος και τη φάση της τάσης ελέγχου. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος παρουσιάζουν μεγάλη ροπή στρέψης για μικρές γωνιακές ταχύτητες. Η σχέση μεταξύ ροπής και γωνιακής ταχύτητας είναι όμοια με αυτήν των σερβοκινητήρων συνεχούς ρεύματος που ελέγχονται από το ρότορα, δηλαδή η ροπή στρέψης μικραίνει γραμμικά σε συνάρτηση με την αύξηση της γωνιακής ταχύτητας.
Servodrives
Η λειτουργία ανάδρασης σε ένα σερβοκινητήρα αποσκοπεί στο συνεχή έλεγχο των εντολών θέσης και ταχύτητας που δίνονται προς τον κινητήρα. Αυτό επιτυγχάνεται από τον ενισχυτή του σερβοσυστήματος που αποτελεί και το σύστημα οδήγησης του σερβοκινητήρα (servodrive). Ο «σερβοενισχυτής» αποτελεί τον ενδιάμεσο σταθμό μεταξύ μονάδας ελέγχου και σερβοκινητήρα. Στην πραγματικότητα το servodrive είναι ένα ειδικού τύπου inverter, το οποίο όμως χρησιμοποιείται αποκλειστικά για έλεγχο σερβοκινητήρων και γι’ αυτό έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να επιτελεί μια πολύ ειδική λειτουργία.
Η λειτουργία των ενισχυτών του σερβοκινητήρα (servodrives) πιο συγκεκριμένα αποσκοπεί στο να διατηρεί σταθερές τις απαιτούμενες στροφές, να διατηρεί σταθερή τη ροπή σε όλη την περιοχή στροφών του κινητήρα, αλλά ταυτόχρονα να δίνει τη δυνατότητα της βηματικής κίνησης με απόλυτο έλεγχο των δύο προηγούμενων παραμέτρων.
Ο ρότορας είναι φτιαγμένος από χάλκινες ράβδους που βραχυκυκλώνουν μεταξύ τους (βραχυκυκλωμένος δρομέας). Η ταχύτητα και η διεύθυνση περιστροφής καθορίζονται από το πλάτος και τη φάση της τάσης ελέγχου. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος παρουσιάζουν μεγάλη ροπή στρέψης για μικρές γωνιακές ταχύτητες. Η σχέση μεταξύ ροπής και γωνιακής ταχύτητας είναι όμοια με αυτήν των σερβοκινητήρων συνεχούς ρεύματος που ελέγχονται από το ρότορα, δηλαδή η ροπή στρέψης μικραίνει γραμμικά σε συνάρτηση με την αύξηση της γωνιακής ταχύτητας.
Servodrives
Η λειτουργία ανάδρασης σε ένα σερβοκινητήρα αποσκοπεί στο συνεχή έλεγχο των εντολών θέσης και ταχύτητας που δίνονται προς τον κινητήρα. Αυτό επιτυγχάνεται από τον ενισχυτή του σερβοσυστήματος που αποτελεί και το σύστημα οδήγησης του σερβοκινητήρα (servodrive). Ο «σερβοενισχυτής» αποτελεί τον ενδιάμεσο σταθμό μεταξύ μονάδας ελέγχου και σερβοκινητήρα. Στην πραγματικότητα το servodrive είναι ένα ειδικού τύπου inverter, το οποίο όμως χρησιμοποιείται αποκλειστικά για έλεγχο σερβοκινητήρων και γι’ αυτό έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να επιτελεί μια πολύ ειδική λειτουργία.
Η λειτουργία των ενισχυτών του σερβοκινητήρα (servodrives) πιο συγκεκριμένα αποσκοπεί στο να διατηρεί σταθερές τις απαιτούμενες στροφές, να διατηρεί σταθερή τη ροπή σε όλη την περιοχή στροφών του κινητήρα, αλλά ταυτόχρονα να δίνει τη δυνατότητα της βηματικής κίνησης με απόλυτο έλεγχο των δύο προηγούμενων παραμέτρων.
Αναλυτικότερα τα συστήματα οδήγησης σερβοκινητήρων (servodrives) επιτελούν τρεις βασικές λειτουργίες:
• Τον έλεγχο της ανάδρασης του «σερβοσυστήματος».
• Τον έλεγχο του κινητήρα.
• Τη μετατροπή ισχύος.
Ο έλεγχος ενός «σερβοσυστήματος» συνίσταται στη ρύθμιση της ταχύτητας και της θέσης ενός κινητήρα. Η ρύθμιση αυτή βασίζεται σε ένα σήμα ανάδρασης. Το βασικότερο «σερβοκύκλωμα» είναι το κύκλωμα της ταχύτητας, του οποίου ο ρόλος είναι να παράγει μια εντολοδότηση για τη ροπή με σκοπό την ελαχιστοποίηση του σφάλματος μεταξύ της αρχικής εντολοδότησης για την ταχύτητα και την ταχύτητα που λαμβάνεται από το σήμα ανάδρασης. Επειδή στους σερβοκινητήρες κατά κανόνα απαιτείται να υπάρχει και έλεγχος θέσης συνήθως προστίθεται ένα κύκλωμα ελέγχου θέσης σε σειρά με το κύκλωμα ελέγχου ταχύτητας.
• Τον έλεγχο της ανάδρασης του «σερβοσυστήματος».
• Τον έλεγχο του κινητήρα.
• Τη μετατροπή ισχύος.
Ο έλεγχος ενός «σερβοσυστήματος» συνίσταται στη ρύθμιση της ταχύτητας και της θέσης ενός κινητήρα. Η ρύθμιση αυτή βασίζεται σε ένα σήμα ανάδρασης. Το βασικότερο «σερβοκύκλωμα» είναι το κύκλωμα της ταχύτητας, του οποίου ο ρόλος είναι να παράγει μια εντολοδότηση για τη ροπή με σκοπό την ελαχιστοποίηση του σφάλματος μεταξύ της αρχικής εντολοδότησης για την ταχύτητα και την ταχύτητα που λαμβάνεται από το σήμα ανάδρασης. Επειδή στους σερβοκινητήρες κατά κανόνα απαιτείται να υπάρχει και έλεγχος θέσης συνήθως προστίθεται ένα κύκλωμα ελέγχου θέσης σε σειρά με το κύκλωμα ελέγχου ταχύτητας.
Στα κυκλώματα ελέγχου ενός σερβοσυστήματος σημαντική παράμετρος είναι και η ρύθμιση της έντασης του σήματος ανάδρασης. Αν αυτή η ρύθμιση γίνει σε ψηλή στάθμη τότε αφενός μεν τα αποτελέσματα είναι καλύτερα, αφετέρου το συνολικό σερβοσύστημα καθίσταται πιο ασταθές.
Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται φίλτρα που συνδέονται σε σειρά με τα κυκλώματα ελέγχου ταχύτητας.
Μερικές φωτό απο είδη σερβοκινητήρων:
Ο έλεγχος του κινητήρα συνίσταται στην παραγωγή μιας ροπής κινητήρα που να ανταποκρίνεται στην εντολοδότηση ροπής που στέλνεται από το κύκλωμα ελέγχου του σερβοσυστήματος. Στους κινητήρες που φέρουν ψήκτρες (κατά κύριο λόγο είναι οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος) ο έλεγχος του κινητήρα συνίσταται απλά στον έλεγχο του ρεύματος των τυλιγμάτων καθώς η ροπή του κινητήρα είναι περίπου ανάλογη του ρεύματος των τυλιγμάτων. Τα κυκλώματα ελέγχου ρεύματος είναι όμοια με αυτά του ελέγχου ταχύτητας με τη μόνη διαφορά ότι εργάζονται σε ψηλότερες συχνότητες. Ένα κύκλωμα ελέγχου ρεύματος λαμβάνει την εντολοδότηση ρεύματος και τη συγκρίνει με την τιμή του ρεύματος που λαμβάνεται από το σήμα ανάδρασης και παράγει μια έξοδο που είναι ένα σήμα ρύθμισης τάσης. Αν ο κινητήρας χρειάζεται να δουλέψει με μεγαλύτερη ροπή τότε αυξάνεται η εφαρμοζόμενη σ’ αυτόν τάση μέχρι να επιτευγχθεί το επιθυμητό ρεύμα τυλιγμάτων. Τέλος αναφορικά με τη μετατροπή της ταχύτητας υπάρχουν αλγόριθμοι που στηρίζονται στην ικανότητα της πηγής ισχύος να παράγει το ρεύμα εκείνο που θα ικανοποιεί τις απαιτήσεις που προκύπτουν από τα κυκλώματα ελέγχου ταχύτητας και θέσης.
Η σύνδεση του σερβοενισχυτή με το συνολικό σερβοσύστημα γίνεται συνήθως με μια σειρά θυρών επικοινωνίας που διαθέτει ο ειδικός αυτός inverter. Μια θύρα μπορεί να χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του servodrive με την παλμογεννήτρια του σερβοσυστήματος που συνιστά το τοπικό αισθητήριο του στο ελεγχόμενο σημείο της παραγωγικής ή κατασκευαστικής διαδικασίας. Μια άλλη θύρα μπορεί να συνδέεται με Η/Υ, μέσω του οποίου μπορεί να προγραμματίζεται ο σερβοενισχυτής, έτσι ώστε με τον καθορισμό συγκεκριμένων παραμέτρων να επιτυγχάνεται ο βέλτιστος έλεγχος του κινητήρα.
Σε περίπτωση που το ο κεντρικός έλεγχος του σερβοσυστήματος υποστηρίζεται από PLC ή DCS, τότε ο σερβοενισχυτής μπορεί να διαθέτει κι άλλες θύρες για την εισαγωγή σημάτων από το PLC ή το DCS. Υπάρχει και η περίπτωση οι σχεδιαστικές επιλογές να απαιτούν τη μεταφορά τοπικών σημάτων μέσω άλλων αισθητηρίων, τερματικών ή ακόμα και μπουτόν στο servodrive χωρίς αυτά προηγουμένως να περνάνε από το PLC ή το DCS. Και σε αυτήν την περίπτωση χρειάζεται ο σερβοενισχυτής να είναι εφοδιασμένος με κατάλληλο αριθμό θυρών.
Εφαρμογές
Η σύνδεση του σερβοενισχυτή με το συνολικό σερβοσύστημα γίνεται συνήθως με μια σειρά θυρών επικοινωνίας που διαθέτει ο ειδικός αυτός inverter. Μια θύρα μπορεί να χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του servodrive με την παλμογεννήτρια του σερβοσυστήματος που συνιστά το τοπικό αισθητήριο του στο ελεγχόμενο σημείο της παραγωγικής ή κατασκευαστικής διαδικασίας. Μια άλλη θύρα μπορεί να συνδέεται με Η/Υ, μέσω του οποίου μπορεί να προγραμματίζεται ο σερβοενισχυτής, έτσι ώστε με τον καθορισμό συγκεκριμένων παραμέτρων να επιτυγχάνεται ο βέλτιστος έλεγχος του κινητήρα.
Σε περίπτωση που το ο κεντρικός έλεγχος του σερβοσυστήματος υποστηρίζεται από PLC ή DCS, τότε ο σερβοενισχυτής μπορεί να διαθέτει κι άλλες θύρες για την εισαγωγή σημάτων από το PLC ή το DCS. Υπάρχει και η περίπτωση οι σχεδιαστικές επιλογές να απαιτούν τη μεταφορά τοπικών σημάτων μέσω άλλων αισθητηρίων, τερματικών ή ακόμα και μπουτόν στο servodrive χωρίς αυτά προηγουμένως να περνάνε από το PLC ή το DCS. Και σε αυτήν την περίπτωση χρειάζεται ο σερβοενισχυτής να είναι εφοδιασμένος με κατάλληλο αριθμό θυρών.
Εφαρμογές
Η δυνατότητα που προσφέρουν οι σερβοκινητήρες στα συστήματα ελέγχου κίνησης με τον παράλληλο έλεγχο ταχύτητας και θέσης με πολύ μεγάλη ακρίβεια και χωρίς περιορισμούς μηχανικής ισχύος (δηλαδή αναγκαίας ροπής) τους καθιστά κατάλληλους για μια τεράστια γκάμα βιομηχανικών εφαρμογών. Το μεγαλύτερο μέρος από αυτές αναφέρεται σε εξελιγμένη αυτοματοποίηση κατασκευαστικών διαδικασιών και σε μεταφορά και συσκευασία υλικών και προϊόντων.
Αναλυτικότερα οι εφαρμογές που συναντούν οι σερβοκινητήρες στη βιομηχανία είναι:
Σε ρομποτικά συστήματα όλων των ειδών. Σημειώνουμε ότι τα ρομποτικά συστήματα μπορούν να υποστηρίζουν μεταξύ άλλων εξελιγμένες εργαλειομηχανές κατεργασιών υλικών και μηχανές συγκόλλησης και βαφής μετάλλων, αλλά και συστήματα συναρμολόγησης σε κατασκευαστικές βιομηχανίες. Στην κατεργασία των υλικών κατέχουν εξέχοντα ρόλο στην αναβάθμιση των παραδοσιακών εργαλειομηχανών σε εργαλειομηχανές CNC. Χρησιμοποιούνται στις κοπές μετάλλων οποιασδήποτε μορφής. Βρίσκουν ιδιαίτερες εφαρμογές σε τριαξονικά συστήματα κοπής, σε σύγχρονες κοπές εν κινήσει πολλαπλών σταθμών και μπορούν να επιτύχουν κοπές εν κινήσει με συγχρονισμό μέχρι 12 αξόνων. Ιδιαίτερη εφαρμογή συναντούν στις μηχανές συρματουργίας.
Οι σερβοκινητήρες διευρύνουν την εφαρμογή τους στον κατασκευαστικό τομέα της βιομηχανίες χρησιμοποιούμενοι σε μηχανές που κάνουν επεξεργασία χαρτιού, ξύλου, μαρμάρου. Ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο παίζουν στις μηχανές παραγωγής πλαστικών προϊόντων (extruders, μηχανές blow, κ.λ.π). Ειδικές εφαρμογές βρίσκουν σε διάφορες άλλες βιομηχανίες, όπως στην καπνοβιομηχανία και στην τυπογραφία.
Στον τομέα της μεταφοράς και συσκευασίας υλικών και προϊόντων βρίσκουν μαζική εφαρμογή. Συγκεκριμένα χρησιμοποιούνται σε εγκιβωτιστικά συστήματα, σε παλετοποιητικά συστήματα διαφόρων προϊόντων και σε συστήματα pick and place. Ακόμα χρησιμοποιούνται σε μηχανές συσκευασίας, σε καρτονέττες και σε ετικετέζες. Τέλος χρησιμοποιούνται σε γεμιστικά μηχανήματα χύδην, στερεών και υγρών προσόντων.
Θα παραθέσω και μία τεράστια - εκπληκτική εργασία του:
Άκης Τζιαμάλης Διπλωματούχος ηλεκτρολόγος μηχανικός και μηχανικός υπολογιστών ΕΜΠ
Στον παρακάτω σύνδεσμο, ολόκληρη η εργασία του: Σερβοκινητήρες
