Servopohon (z latiny servus - sluha, asistent, slave), nebo servopohon - mechanický pohon s automatickou korekcí stavu pomocí vnitřní negativní zpětné vazby , podle parametrů nastavených zvenčí.
Servopohon je jakýkoli typ mechanického pohonu (zařízení, pracovní těleso), který obsahuje snímač (poloha, rychlost, úsilí atd.) a řídicí jednotku pohonu (elektronický obvod nebo mechanický spojovací systém), který automaticky udržuje potřebné parametry na senzoru (resp. na zařízení) podle nastavené externí hodnoty (poloha ovládacího knoflíku nebo číselná hodnota z jiných systémů).
Jednoduše řečeno, servopohon je „automatický přesný exekutor“ – přijímá hodnotu řídicího parametru jako vstup (v reálném čase), „sám o sobě“ (na základě údajů ze snímačů) se snaží tuto hodnotu vytvořit a udržet na výstup akčního členu.
Servopohony jako kategorie pohonů zahrnují mnoho různých regulátorů a zesilovačů se zápornou zpětnou vazbou, například hydraulické, elektrické, pneumatické posilovače pro ruční pohon ovládacích prvků (zejména řídicích a brzdových systémů u traktorů a automobilů), nicméně termínem „servopohon“ se nejčastěji (a v tomto článku) označuje elektrický pohon s polohovou zpětnou vazbou používaný v automatických systémech k pohonu ovládacích prvků a pracovních orgánů .
Servopohony se v současnosti používají ve vysoce výkonných zařízeních v následujících odvětvích: strojírenství; automatické výrobní linky: nápoje, obaly, stavební materiály, elektronika atd., manipulační technika; polygrafie; dřevozpracující, potravinářský průmysl.
Nejjednodušší řídicí jednotka pro elektrický servopohon může být postavena na obvodu pro porovnávání hodnot zpětnovazebního snímače a nastavené hodnoty s napětím příslušné polarity (přes relé) přivedeném na elektromotor. Složitější obvody (na mikroprocesorech) dokážou zohlednit setrvačnost hnaného prvku a implementovat plynulé zrychlování a zpomalování elektromotorem pro snížení dynamické zátěže a přesnější polohování (například pohon hlav u moderních pevných disků).
Pro řízení servopohonů nebo skupin servopohonů můžete použít speciální CNC řídicí jednotky , které mohou být postaveny na bázi programovatelných logických automatů (PLC).
Výkon motoru: od 0,05 do 15 kW.
Kroutící momenty (nominální): 0,15 až 50 Nm.
Další možností pro přesné polohování poháněných prvků bez zpětnovazebního snímače je použití krokového motoru . V tomto případě řídicí obvod počítá požadovaný počet impulsů (kroků) od pozice benchmarku (tato vlastnost je způsobena charakteristickým hlukem krokového motoru v 3,5" a CD/DVD mechanikách při pokusu o opětovné načtení) Přesné polohování je zároveň zajištěno parametrickými systémy se zápornou zpětnou vazbou, které jsou tvořeny odpovídajícími póly statoru a rotoru krokového motoru, které na sebe vzájemně působí. pól, generuje povelový signál pro odpovídající parametrický systém.
Protože hnaný prvek obvykle ovládá snímač, elektrické servo má oproti krokovému motoru následující výhody :
Nevýhody ve srovnání s krokovým motorem
Servopohon však lze použít na bázi krokového motoru nebo navíc k němu, do určité míry spojující jejich výhody a eliminující konkurenci mezi nimi (servopohon provádí hrubé polohování v oblasti působení příslušného parametrický systém krokového motoru, a ten provádí konečné polohování při relativně velkém kroutícím momentu a fixaci polohy).
PS:
U servopohonu, na rozdíl od krokového, není problém s fixací. Vysoce přesné polohování a udržení v dané poloze je zajištěno provozem elektrického stroje ve ventilovém režimu, jehož podstata je redukována na jeho provoz jako zdroje energie. V závislosti na nesouladu polohy (a dalších souřadnicích elektrického pohonu) se tvoří silová úloha. Nespornou výhodou servopohonu je zároveň energetická účinnost: proud je dodáván pouze v množství nezbytném k udržení pracovního těla v dané poloze. Na rozdíl od krokového režimu, kdy je aplikována maximální hodnota proudu, která určuje úhlovou charakteristiku stroje. Úhlová charakteristika stroje je pro malé výchylky podobná mechanické pružině, která se snaží „přitáhnout“ pracovní těleso do požadovaného bodu. U krokového pohonu platí, že čím větší je nesoulad polohy, tím větší je síla při konstantním proudu.
1. Rotační servo
2. Lineární servopohon
Synchronní servopohon - umožňuje přesně nastavit úhel otáčení (přesnost na obloukové minuty), rychlost otáčení, zrychlení. Akceleruje rychleji než asynchronní, ale mnohonásobně dražší.
Asynchronní servo ( Asynchronní stroj se snímačem rychlosti) - umožňuje přesně nastavit rychlost i při nízkých rychlostech.
Lineární motory - mohou vyvinout obrovské zrychlení (až 70 m / s²).
3. Podle principu jednání
U elektromechanického servopohonu je pohyb tvořen elektromotorem a převodovkou.
U elektrohydromechanického servopohonu je pohyb tvořen systémem píst-válec. Tyto servopohony mají oproti elektromechanickým řádově vyšší rychlost.
Servopohony se používají pro přesné (podle snímače) polohování (nejčastěji) hnaného prvku v automatických systémech:
Rotační serva se používají pro :
Lineární servopohony se používají například ve strojích pro instalaci elektronických součástek na desky plošných spojů.
Servomotor je servopohon s motorem určeným k posunutí výstupního hřídele do požadované polohy (v souladu s řídicím signálem) a automatickému aktivnímu udržení této polohy.
Servomotory se používají k pohonu zařízení ovládaných otáčením hřídele, jako jsou otevírací a uzavírací ventily, spínače a podobně.
Důležitými vlastnostmi servomotoru jsou dynamika motoru, rovnoměrnost pohybu, energetická účinnost .
Servomotory jsou široce používány v průmyslu , jako je metalurgie , CNC obráběcí stroje , lisovací a lisovací zařízení, automobilový průmysl , trakční kolejová vozidla železnic .
Převážně servopohony využívaly 3-pólové kartáčové motory, ve kterých se uvnitř magnetů otáčí těžký rotor s vinutím.
Prvním vylepšením, které bylo aplikováno, bylo zvýšení počtu vinutí na 5. Tím se zvýšil točivý moment a rychlost zrychlení. Druhým vylepšením je změna konstrukce motoru. Ocelové jádro s vinutím se velmi obtížně rychle roztočí. Proto došlo ke změně konstrukce - vinutí jsou mimo magnety a rotace ocelového jádra je vyloučena. Snížila se tedy hmotnost motoru, zkrátila se doba zrychlení a zvýšily se náklady.
A konečně třetím krokem je použití bezkomutátorových motorů. Bezkomutátorové motory jsou účinnější, protože zde nejsou žádné kartáče ani kluzné kontakty. Jsou účinnější, poskytují větší výkon, rychlost, zrychlení, točivý moment.