Động cơ Servo máy CNC là gì? Chức năng, phân loại

Động cơ Servo máy CNC là gì? Động cơ Servo máy CNC hoạt động như thế nào? Vì sao nên dùng động cơ Servo cho máy CNC?… Tất cả sẽ được giải đáp trong bài viết dưới đây để chúng ta cùng hiểu hơn về thiết bị này nhé!

Động cơ Servo máy CNC là gì?

Động cơ Servo còn được gọi là động cơ trục hoặc mô-men xoắn là dòng động cơ được sử dụng ở rất nhiều dòng máy CNC hiện nay. Sự ra đời của động cơ Servo đã trở thành bước tiến mới trong ngành sản xuất máy CNC trên toàn thế giới, mang lại nhiều sự thay đổi tích cực cho lĩnh vực này. Bởi vì thiết bị này không chỉ giúp tăng hiệu suất, đảm bảo khả năng làm việc chính xác, mà còn tự động hoàn toàn được lập trình bằng máy tính và cải thiện hiệu quả những nhược điểm của dòng động cơ cũ trước đó. Hiện nay, động cơ Servo đang dần thay thế động cơ thường trong các ngành công nghiệp.

Khi được ứng dụng vào sản xuất máy CNC, động cơ Servo trở thành một trong những bộ phận quan trọng nhất của máy, có tác dụng điều khiển chuyển động của các bộ phận trên máy. Đồng thời, kèm với loại động cơ này, driver servo cũng có công dụng tương tự như driver máy tính – một bộ phận không thể thiếu trên máy CNC.

Ngoài dùng cho máy CNC, động cơ Servo hiện đang được ứng dụng trong những lĩnh vực khác như:  Robot, băng tải, cửa tự động, các hệ thống tự động…

Động cơ Servo máy CNC hoạt động như thế nào?

Động cơ servo là một cơ chế servo vòng kín sử dụng phản hồi vị trí để điều khiển chuyển động và vị trí cuối cùng của nó. Đầu vào để điều khiển nó là tín hiệu (tương tự hoặc kỹ thuật số) đại diện cho vị trí được yêu cầu cho trục đầu ra.

Động cơ được ghép nối với một số loại bộ mã hóa vị trí để cung cấp phản hồi về vị trí và tốc độ. Trong trường hợp đơn giản nhất, chỉ có vị trí được đo. Vị trí đo của đầu ra được so sánh với vị trí lệnh, đầu vào bên ngoài của bộ điều khiển. Nếu vị trí đầu ra khác với vị trí yêu cầu, tín hiệu lỗi sẽ được tạo ra, tín hiệu này sẽ khiến động cơ quay theo một trong hai hướng, khi cần thiết để đưa trục đầu ra đến vị trí thích hợp. Khi các vị trí đến gần, tín hiệu lỗi giảm xuống 0 và động cơ dừng lại.

Các động cơ servo đơn giản nhất chỉ sử dụng cảm biến vị trí thông qua chiết áp và điều khiển động cơ của chúng; động cơ luôn quay ở tốc độ tối đa (hoặc dừng lại). Loại động cơ servo này không được sử dụng rộng rãi trong điều khiển chuyển động công nghiệp , nhưng nó tạo thành cơ sở cho các động cơ servo đơn giản và rẻ tiền được sử dụng cho các mô hình điều khiển bằng sóng vô tuyến .

Động cơ servo phức tạp hơn sử dụng bộ mã hóa Tuyệt đối (một loại bộ mã hóa quay ) để tính toán vị trí trục và suy ra tốc độ của trục đầu ra. Bộ điều khiển tốc độ thay đổi được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ. Cả hai cải tiến này, thường kết hợp với thuật toán điều khiển PID , cho phép động cơ servo được đưa đến vị trí chỉ huy của nó nhanh hơn và chính xác hơn, ít bị vọt lố hơn.

Động cơ Servo máy CNC có bao nhiêu loại?

Có 5 loại động cơ servo được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Cùng xem chi tiết từng loại để hiểu hơn về chúng

Động cơ Servo Motor

Loại động cơ này sử dụng một nguồn DC riêng cho cuộn kích từ và cuộn cảm ứng. Điều khiển có thể được thực hiển bằng việc điều khiển dòng điện cảm ứng hoặc dòng điện kích từ. Điều khiển tích từ có những lợi ích cụ thể so với việc điều khiển phần ứng. Một cách tư tương, điều khiển phần ứng cũng có một số ưu điểm so với việc điều khiển kích ứng. Động cơ DC servo rất chính xác và phản hồi rất nhanh các tín hiệu start hoặc stop

Động cơ Servo AC

AC servo là là loại động cơ AC có tích hợp Encoded, được sử dụng với bộ điều khiển vòng kín và phản hồi. Loại motor này có độ chính xác rất cao và cũng được dùng để điều khiển chính xác. Loại này thường dùng trong tự động hoá, robot, máy cnc và ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao

Động cơ Servo quay theo vị trí

Đây là loại động cơ được sử dụng rất phổ biến trong các sản phẩm DIY, đồ chơi. Trục của động cơ quay 180 độ. Nó có các điểm dừng dựa theo hệ thống bánh răng cơ khí. Một số ứng dụng của loại động cơ servo này: Điều khiển van đóng mở, điều khiển cửa tự động, máy bay, robot, đồ chơi và nhiều ứng dụng khác.

Động cơ Servo quay liên tục

Động cơ này có nhiều điểm giống với loại động cơ servo quay theo vị trí, nó có thể quay theo nhiều hướng. Tín hiệu điều khiển ở đây là hướng và tốc độ thay cho vị trí. Một số lệnh điều khiển quay cùng chiều hay ngược chiều kim đồng hồ, thay đổi tốc độ phụ thuộc các câu lện tín hiệu. Loại động cơ này được dùng trong các đĩa radar

Động cơ Servo tuyến tính

Bản chất của loại động cơ này có thể xem như cơ cấu chấp hành, biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Bên trong có một bộ bánh răng để thay đổi từ động quay thành chuyển động tới lui của trục. Loại này không thường xuyên được sử dụng, chỉ dùng trong một số trường hợp đặt biệt (Như cánh máy bay)

Tại sao động cơ servo được sử dụng trong máy CNC?

Các bộ phận chất lượng bắt đầu bằng động cơ của máy công cụ . Động cơ servo là sự lựa chọn để điều khiển chuyển động trục trong máy công cụ được chế tạo cho công việc tốc độ cao, độ chính xác cao. Các yếu tố như mô-men xoắn vượt trội, chuyển động và phản hồi có độ phân giải cao cũng như độ ổn định giúp tránh các kết quả như độ hoàn thiện bề mặt kém, độ mòn dụng cụ tăng nhanh và đường viền ngoài thông số kỹ thuật.

1. Khả năng sử dụng bộ mã hóa

Bộ mã hóa quay và góc cho bộ truyền động servo cung cấp phản hồi chi tiết và chính xác cho bộ điều khiển với độ phân giải cao hơn hàng nghìn lần so với những gì có thể có với động cơ bước. Cả bộ mã hóa kiểu tuyệt đối và kiểu tăng dần đều không chỉ cho phép điều khiển chính xác chuyển động và tốc độ cần thiết của máy móc nhiều trục và hình dạng bộ phận phức tạp ngày nay, chúng còn cung cấp cho người vận hành khả năng hiển thị tốt hơn về cách hoạt động đang hoạt động.

Các bộ mã hóa này dễ lắp đặt và đi dây, có chiều dài tổng thể ngắn và thậm chí có thể đảm nhiệm các chức năng an toàn giống như các chức năng được xử lý bằng công tắc giới hạn.

2. Kiểm soát tải vượt trội

Động cơ servo có sẵn với nhiều cấu hình, kích cỡ và khả năng khác nhau. Điều này giúp có thể tìm thấy độ cứng lý tưởng phù hợp với kích thước và tải trọng của bất kỳ máy công cụ nào. Điều này rất quan trọng vì tỷ lệ quán tính giữa động cơ và tải rất quan trọng để duy trì độ chính xác của vị trí trong quá trình đảo chiều và chống rung trong các ứng dụng phay cắt nặng; Động cơ servo giúp các nhà chế tạo máy công cụ có cơ hội kết hợp động cơ lớn nhất có thể với bàn nhẹ nhất có thể.

3. Tăng tốc được quản lý

Khi nói đến việc tăng tốc bàn máy hoặc trục chính, mối quan hệ giữa mô men xoắn và quán tính trong bản thân động cơ là một vấn đề quan trọng. Do khả năng vượt trội của chúng, động cơ servo cung cấp nhiều sự kết hợp mô-men xoắn và quán tính riêng của động cơ hơn, cho phép người xây dựng điều chỉnh khả năng tăng tốc khi cần thiết.

4. Kiểm soát gợn sóng mô-men xoắn

Động cơ servo được tối ưu hóa cho máy công cụ sẽ hạn chế những nhiễu loạn mà chính chúng có thể gây ra trong hoạt động gia công. Mô-men xoắn của động cơ luôn dao động trong một vòng quay của trục, nhưng động cơ servo phù hợp có thể hạn chế ảnh hưởng của điều này lên bộ phận, cụ thể là các lỗi đường viền và lớp hoàn thiện bóng mờ.

So sánh động cơ Servo và động cơ thường của máy CNC

Động cơ Servo

Ưu điểm:

• Mô men trên trục đều hơn.
• Mạch điều khiển tốc độ chính xác và đều hơn.
• Có nhiều kích cỡ hơn.
• Làm việc êm hơn.
• Độ chính xác cao hơn.
• Động cơ servo có khả năng duy trì hiệu suất cao nhất ở tốc độ rất cao, vài nghìn vòng/phút so với khoảng 2.000 vòng/phút trên động cơ bước.
• Các loại máy CNC được trang bị servo motor sẽ có độ chính xác cao hơn. Trong khi đó máy CNC điều khiển bằng động cơ step sẽ vận hành dễ hơn và tuổi thọ cao hơn.

Nhược điểm:

• Đắt tiền hơn.
• Không làm việc tốt ở chế độ mạch điều khiển hở, yêu cầu phải có hệ thống phản hồi.
• Yêu cầu phải điều chỉnh các thông số vòng điều khiển.
• Bảo dưỡng tốn kém hơn, đặc biệt là DC servo
• Động cơ servo có các bộ phận mà động cơ bước không có, chẳng hạn như thiết bị phản hồi, chổi than truyền điện và trong một số trường hợp là hộp số, dẫn đến nguy cơ hỏng hóc cao hơn một chút so với động cơ bước

Động cơ thường

Ưu điểm:

• Chi phí rẻ
• Làm việc tốt ở chế độ mạch điều khiển hở, không yêu cầu phải có hệ thống phản hồi.
• Không phải điều chỉnh các thông số vòng điều khiển.
• Bảo dưỡng ít tốn kém
• Dễ sửa chữa

Nhược điểm:

• Tốc độ chậm
• Độ chính xác không cao
• Ít kích cỡ hơn động cơ Servo
• Mô men trên trục đều hơn.

Kết luận: Động cơ Servo là bộ phận quan trọng trong các dòng máy CNC, do đó để chọn được máy tốt nhất cho mình, bạn cần tham khảo người bán xem loại động cơ servo máy CNC nào phù hợp với nhu cầu gia công và ngân sách. Điều này không những giúp máy hoạt động đúng công suất, đảm bảo độ chính xác của chi tiết, hơn nữa còn giúp tiết kiệm không ít chi phí cho doanh nghiệp.

Mong rằng, qua những thông tin mà TULOCTECH chia sẻ trên đây có thể giúp bạn hiểu hơn về động cơ Servo. Nếu có nhu cầu mua máy phay CNC, máy tiện CNC, máy khoan và taro CNC hãy liên hệ với TULOCTECH nhé!