サーボ、サーボステアリングとは
サーボドライブは、負のフィードバックを通じて正確な制御が実行されるドライブであり、これにより、作業体の動きに必要なパラメータを達成することができます。
このタイプの機構には、速度、位置、力などの特定のパラメータを監視するセンサーと、装置の動作中に必要なパラメータを自動的に維持する制御ユニット (機械ロッドまたは電子回路) が装備されています。 、その時々のセンサーからの信号に応じて。
動作パラメータの初期値は、次のようなコントロールを使用して設定されます。 ポテンショメータノブ または、数値を入力する別の外部システムを使用します。そのため、サーボ ドライブは割り当てられたタスクを自動的に実行します。センサーからの信号に基づいて、設定されたパラメーターを正確に調整し、ドライブ上でパラメーターを安定させます。
負帰還を備えたアンプやレギュレーターの多くはサーボと呼ばれます。たとえば、サーボ ドライブには車のブレーキやステアリングが含まれますが、手動アンプでは必然的に負の位置フィードバックが発生します。
サーボの主なコンポーネント:
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ドライブユニット;
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センサー;
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コントロールユニット;
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コンバータ。
たとえば、ロッド付きの空気圧シリンダーやギアボックス付きの電気モーターを駆動装置として使用できます。フィードバックセンサーは、 エンコーダ（角度センサー） またはたとえば ホールセンサ… 制御ユニット — 個別のインバーター、周波数コンバータ、サーボアンプ (英語の Servodrive)。制御装置には、制御信号センサー (トランスデューサー、入力、衝撃センサー) をすぐに組み込むことができます。
最も単純な形式では、電気サーボドライブの制御ユニットは、設定信号の値とフィードバックセンサーからの信号を比較する回路に基づいており、その結果、適切な極性の電圧が供給されます。電気モーターに。
電気モーターの動的過負荷を回避するために滑らかな加速または滑らかな減速が必要な場合は、マイクロプロセッサーに基づくより複雑な制御スキームが適用され、作業体の位置をより正確に配置できます。そのため、たとえば、ハードディスクのヘッドを位置決めするための装置が配置されます。
グループまたは単一のサーボ ドライブの正確な制御は、CNC コントローラを使用して実現されます。ちなみに、CNC コントローラはプログラマブル ロジック コントローラ上に構築できます。このようなコントローラーをベースにしたサーボドライブは、出力が 15 kW に達し、最大 50 Nm のトルクを発生させることができます。
ロータリー サーボ ドライブは、回転速度、回転角度、加速度を非常に正確に調整できる同期式と、極度の低速でも速度が非常に正確に維持される非同期式です。
同期サーボ モーターは、定格速度まで非常に迅速に加速できます。円形および平面リニア サーボも一般的で、最大 70 m/s² の加速が可能です。
一般に、サーボ デバイスは電気油圧機械式と電気機械式に細分されます。前者はピストン・シリンダー方式で動きを発生させ応答性が非常に高いのに対し、後者はギアボックス付きの電気モーターを使用するだけですが、性能は桁違いに劣ります。
今日のサーボドライブの応用範囲は、作動体の極めて正確な位置決めが可能であるため、非常に広範囲に広がっています。
プリント基板の工場生産用の自動機械やさまざまな産業用ロボット、その他多くの精密工具など、特に CNC を使用したさまざまな工具や工作機械のメカニカル ロック、バルブ、作動体があります。高速サーボモーターは模型飛行機で非常に人気があります。特に、サーボモーターは、その特徴的な動きの均一性とエネルギー消費の効率で注目に値します。
3 極整流子モーターはもともとサーボ モーターの駆動装置として使用され、ローターには巻線が含まれ、ステーターには永久磁石が含まれていました。コレクターブラシも付いていました。その後コイル数が5個に増え、トルクが大きくなり加速も速くなりました。
改良の次の段階では、巻線が磁石の外側に配置されるため、ローターの重量が軽減され、加速時間が短縮されましたが、コストは増加しました。その結果、重要な改善ステップが講じられました。マニホールドは廃止され (特に、永久磁石ローターモーターが普及しました)、加速度、速度、トルクがさらに高くなったため、モーターはブラシレスになり、さらに効率が良くなりました。
サーボモーターは近年非常に普及しています。 Arduinoによる制御これにより、アマチュア航空とロボット工学 (クアッドコプターなど) の両方、さらには精密金属切断機の作成にも幅広い可能性が開かれます。
従来のサーボ モーターは、ほとんどの場合、動作に 3 本のワイヤを使用します。そのうちの 1 つは電源用、2 つ目は信号用、3 つ目は共通です。信号線には制御信号が供給されており、それに応じて出力軸の位置を調整する必要があります。シャフトの位置はポテンショメータ回路によって決定されます。
コントローラーは、抵抗と制御信号の値を通じて、シャフトが目的の位置に到達するためにどの方向に回転する必要があるかを決定します。ポテンショメータから除去される電圧が高いほど、トルクは大きくなります。
高いエネルギー効率、正確な制御機能、優れた性能のおかげで、ブラシレス モーターをベースにしたサーボ ドライブは、玩具、家庭用電化製品 (HEPA フィルターを備えた強力掃除機)、および産業機器でますます使用されています。