Serwonapędy w automatyce przemysłowej

Serwonapędy stanowią odpowiedź na coraz większe wymagania użytkowników maszyn co do ich wydajności, powtarzalności i niezawodności. Urządzenia te pozwalają na szybszą, a także dokładniejszą pracę mechanizmów, w których niezbędne jest zsynchronizowane działanie wielu osi ruchu. Dlatego też są one wykorzystywane w wielu procesach, w których istotne jest zapewnienie właściwych pozycji przyjmowanych przez urządzenia.

Zasada działania serwonapędu

Serwonapęd to nic innego jak silnik prądu stałego lub przemiennego, który – w połączeniu ze specjalnym sterownikiem oraz elementem odczytującym rzeczywistą prędkość obrotową czy pozycję silnika – pozwala w dokładny sposób wykonać określoną liczbę obrotów
z zadaną prędkością i przyspieszeniem. Służy on także do precyzyjnej regulacji parametrów ruchu, kontroli prędkości obrotowej oraz kontroli momentu. Ważną cechą tego typu układów jest także możliwość takiej ich regulacji, by utrzymywały odpowiednią pozycję, prędkość czy moment niezależnie od zaistniałych zakłóceń.  

Konstrukcja układu serwonapędowego

Kompletny układ serwonapędowy składa się ze sterownika ruchu (generującego wartości nastaw i zamykającego pętlę sprzężenia zwrotnego zależnie od pozycji lub prędkości), elementu wykonawczego (najczęściej silnika elektrycznego, rzadziej pompy hydraulicznej) oraz modułu sprzężeń zwrotnych – enkodera, resolvera lub elementu z efektem Halla, które wykrywają aktualną pozycję, prędkość obrotową czy inną cechę elementu wykonawczego,
a następnie przekazują ją do sterownika. Całość pracy serwonapędu odbywa się więc
w układzie zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. Dodatkowo cały układ zawiera mechanizmy (przekładnie, łożyska obrotowe i liniowe, śruby kulowe), co dodatkowo zwiększa możliwości zastosowania serwonapędów, których zadaniem jest przekształcanie ruchu elementu wykonawczego na inną pożądaną formę ruchu – np. ruch liniowy, uzyskiwany poprzez zastosowanie śruby pociągowej. Praktycznie wszystkie serwonapędy muszą korzystać także z odpowiedniego okablowania oraz wzmacniacza, który przetwarza sygnał przekazywany ze sterownika do silnika.

Gdzie wykorzystujemy  serwonapędy?     

Zastosowanie układów serwonapędowych jest naprawdę bardzo szerokie. Wykorzystywane są one wszędzie tam, gdzie niezwykle istotne są precyzyjne przyjmowanie i zmiana pozycji, duże możliwości regulacyjne oraz bezproblemowa praca zarówno z dużymi, jak i małymi prędkościami różnego rodzaju mechanizmów.            Serwonapędy, dostarczane przez wyspecjalizowane firmy takie jak Foster s.c., wykorzystywane są przede wszystkim przy budowie maszyn, które przeznaczone są do precyzyjnego wiercenia lub cięcia, sterowania stołem obrotowym, utrzymywania stałego naprężenia i prędkości zwijanego lub rozwijanego materiału, a także do przenośników taśmowych, dokręcania wkrętów z określonym momentem siły, pakowania produktów, przenoszenia i układania towarów. Wspomnieć należy, że tego typu układy wykorzystywane są również w robotyce, a także modelarstwie.
Jak widać serwonapędy stanowią bardzo ważny element nowoczesnej automatyki przemysłowej. Dodatkowo, dzięki rozwojowi technologii, produkowane urządzenia mają coraz lepszą wydajność przy malejących rozmiarach, są szybsze i pozwalają na uzyskiwanie większych momentów siły, a co za tym idzie ich rosnące możliwości przy malejących cenach sprawiają, że jeszcze przez długie lata stanowić będą one niezbędny element wielu dziedzin gospodarki.