Słowo „serwo” pochodzi od greckiego znaczenia „niewolnik”. „Serwosilnik” można rozumieć jako silnik, który bezwzględnie wykonuje polecenie sygnału sterującego: przed wysłaniem sygnału sterującego wirnik pozostaje nieruchomy; Po wydaniu sygnału sterującego wirnik natychmiast się obraca; Gdy sygnał sterujący zaniknie, wirnik może natychmiast przestać się obracać. Serwosilnik to mikrosilnik stosowany jako element wykonawczy w urządzeniu automatyki sterującej, którego zadaniem jest zamiana sygnałów elektrycznych na przemieszczenie kątowe lub prędkość kątową wału.
Serwosilnik stosowany w robotach wymaga dużej szybkości komunikacji magistrali pomiędzy sterownikiem a serwomechanizmem; Wysoka precyzja serwomechanizmu; Ponadto istnieją wymagania dotyczące przetwarzania materiałów podstawowych. Zwłaszcza w przypadku chwytaków robotów należy stosować silniki o minimalnej objętości i masie, zwłaszcza gdy wymagana jest szybka reakcja. Serwomotory muszą charakteryzować się wysoką niezawodnością i stabilnością, wytrzymywać trudne warunki pracy, wykonywać bardzo częste ruchy do przodu i do tyłu, przyspieszać i zwalniać oraz wytrzymywać przeciążenia w krótkim czasie.
Specjalne wymagania dotyczące serwomechanizmu robota
Serwomotory dzielą się na dwie kategorie: serwo AC i serwo DC
Podstawowa struktura serwosilników prądu przemiennego jest podobna do konstrukcji silników indukcyjnych prądu przemiennego (silników asynchronicznych). Na stojanie znajdują się dwa uzwojenia wzbudzenia Wf i sterujące WcoWf z przesunięciem fazowym o 90 stopni, które są podłączone do stałego napięcia przemiennego. Cel sterowania pracą silnika realizowany jest za pomocą napięcia przemiennego lub zmiany fazy podawanej na Wc. Serwosilniki prądu przemiennego charakteryzują się stabilną pracą, dobrą sterowalnością, szybką reakcją, wysoką czułością i ścisłymi wskaźnikami nieliniowości dla właściwości mechanicznych i regulacyjnych (odpowiednio mniej niż 10 procent do 15 procent i mniej niż 15 procent do 25 procent).
Podstawowa struktura serwomotoru prądu stałego jest podobna do ogólnego silnika prądu stałego. Prędkość silnika n=E/K1j=(Ua IaRa)/K1j, gdzie E to wsteczna siła elektromotoryczna twornika, K to stała, j to strumień magnetyczny na biegun, Ua, Ia to napięcie i prąd twornika, Ra to rezystancja twornika, zmiana Ua lub zmiana φ, Prędkość serwomotoru prądu stałego może być kontrolowana, ale ogólnie stosowana jest metoda kontrolowania napięcia twornika. W serwomotorze prądu stałego z magnesami trwałymi uzwojenie wzbudzenia jest zastąpione magnesem trwałym, a strumień magnetyczny φ Stały. Serwomotory prądu stałego mają dobrą charakterystykę regulacji liniowej i krótki czas reakcji.
Znaczenie serwomotorów
Systemy sterowania i produkty automatyki robotów przemysłowych obejmują głównie serwomotory, reduktory, sterowniki i czujniki. Serwosilnik jest układem napędowym robotów przemysłowych, zwykle instalowanym na „stawach” robota i stanowi „serce” ruchu robota.
Obecnie wspólnego napędu robotów nie można oddzielić od serwosystemów. Im więcej przegubów, tym większa elastyczność i dokładność robota oraz tym więcej trzeba zastosować serwomotorów. Roboty mają wysokie wymagania wobec systemów serwo, które muszą spełniać wymagania dotyczące szybkiej reakcji, wysokiego momentu rozruchowego, dużego dynamicznego współczynnika bezwładności momentu obrotowego, szerokiego zakresu prędkości, niewielkich rozmiarów, lekkości, przyspieszania i zwalniania oraz wysokiej niezawodności i stabilności. Obecnie roboty przemysłowe wykorzystują głównie układy serwo prądu przemiennego.
Dystrybucja rynkowa serwomotorów
Obecnie na chińskim rynku maszyn przemysłowych główni dostawcy to Panasonic, Yaskawa, Mitsubishi z Japonii oraz Renz i Bosch Rexroth z Europy i Stanów Zjednoczonych. Biorąc pod uwagę udział w rynku, zagraniczne firmy serwo mają obecnie 75% udziału w rynku w Chinach. Wśród nich marki japońskie stanowią 50 proc.; Marki europejskie i amerykańskie stanowią 25 proc. Marki krajowe zajmują tylko około 20 procent udziału w rynku.
Obecnie chińskie serwosystemy średniej i niskiej klasy były w stanie osiągnąć produkcję na dużą skalę, ale zaawansowane systemy serwo nie stworzyły jeszcze możliwości komercjalizacji i produkcji masowej. Zapotrzebowanie na precyzyjne systemy sterowania silnikami serwo w Chinach opiera się głównie na imporcie. Rozwój przemysłu robotów kwitnie. Wraz z promocją polityki wsparcia dla przemysłu robotów i ciągłym doskonaleniem krajowej technologii serwo, tempo zastępowania importu systemów serwo w Chinach przyspieszy.