Cách chọn servo AC cho máy CNC và dây chuyền tự động

Trả lời ngắn: Cách chọn servo AC cho máy CNC và dây chuyền tự động gồm 5 bước: chốt ứng dụng, chốt công suất theo tải, chốt tốc độ và mô-men, đối chiếu dải driver, rồi chốt tỉ số hộp số. Dòng servo đang bán có động cơ từ 100W tới 4,5kW, driver từ 50W tới 2,3kW, hộp số hành tinh tỉ số 1 trên 10 đã công bố ở 3 model.

1. Bước 1: chốt ứng dụng trước khi chọn model

Bước đầu tiên khi chọn servo AC là chốt ứng dụng, vì mỗi ứng dụng đòi hỏi một kiểu chuyển động khác nhau. Ứng dụng đã công bố của dòng servo đang bán gồm máy CNC, robot, dây chuyền tự động và máy đóng gói. Trên máy CNC, servo dẫn động trục cấp liệu và trục chính, đưa dao cắt tới đúng tọa độ phôi với sai số nhỏ. Trên robot, servo điều khiển từng khớp tay máy, giúp tay gắp đặt chi tiết đúng vị trí đã lập trình. Trên dây chuyền tự động, servo dẫn động băng tải định vị, máy chiết rót và máy dán nhãn, nơi mỗi chu kỳ phải dừng đúng vạch. Trên máy đóng gói, servo điều khiển trục cấp màng, trục cắt và trục hàn miệng túi theo nhịp máy.

Chốt ứng dụng trước giúp thu hẹp dải chọn ngay từ đầu. Máy CNC cần dừng đúng tọa độ và lặp lại chính xác qua nhiều chu kỳ, nên ưu tiên servo có encoder và driver hiệu chỉnh liên tục. Dây chuyền tự động cần chạy nhịp đều và dừng đúng vạch mỗi chu kỳ, nên ưu tiên servo ổn định tốc độ và bền bỉ khi chạy dài. Máy đóng gói cần đồng bộ nhiều trục theo nhịp máy, nên ưu tiên servo đáp ứng nhanh.

2. Bước 2: chốt công suất theo tải

Sau khi chốt ứng dụng, bước thứ hai là chốt công suất theo tải. Công suất motor phải đủ kéo tải ở tốc độ cần dùng, nhưng không cần dư quá nhiều, vì motor quá lớn vừa tốn điện vừa tốn diện tích lắp đặt. Dòng servo đang bán có công suất động cơ từ 100W tới 4,5kW, chia thành hai dãy. Dãy nhỏ gồm 40B 100W, 60B 200W và 80B 750W, hợp với tải nhẹ và máy nhỏ. Dãy SH4MN gồm SH4MN090A 750W, SH4MN110A 800W và SH4MN180A 4,5kW, hợp với tải vừa và tải nặng. Tải nhẹ có thể bắt đầu từ 40B 100W, tải vừa dùng 60B 200W hoặc 80B 750W, tải lớn dùng SH4MN110A 800W hoặc SH4MN180A 4,5kW.

Khi chốt công suất, cần phân biệt công suất định mức và công suất chạy thực tế. Công suất định mức là mức motor chạy liên tục được trong điều kiện chuẩn, còn tải thực tế có thể nhẹ hơn hoặc nặng hơn tùy lúc. Cách làm đúng là ước tính tải nặng nhất mà trục phải kéo, gồm trọng lượng chi tiết, lực ma sát và lực gia tốc khi khởi động, rồi chọn motor có công suất định mức phủ được tải đó. Mô-men, encoder, kiểu lắp, khung và trọng lượng của 40B, 60B và 80B hiện chưa công bố.

3. Bước 3: chốt tốc độ và mô-men

Bước thứ ba là chốt tốc độ và mô-men, hai con số quyết định trục có quay đủ nhanh và kéo đủ khỏe hay không. Về tốc độ, nhóm 40B, 60B và 80B chạy ở tốc độ 3000 vòng trên phút. Dãy SH4MN có tốc độ theo bảng thông số hãng Houle: SH4MN090A chạy 3000 vòng trên phút, SH4MN110A và SH4MN180A chạy 2000 vòng trên phút. Ba con số này lấy từ bảng hãng, chưa đối chiếu nhãn máy thực tế, nên bài viết ghi rõ nguồn. Về mô-men, dãy SH4MN đã công bố mô-men lần lượt là 2,4 N.m, 4 N.m và 21,5 N.m, tương ứng với SH4MN090A, SH4MN110A và SH4MN180A.

Không suy mô-men của 80B từ SH4MN090A dù hai model cùng 750W, vì hai model khác loại và khác cấp bảo vệ. Khi chốt tốc độ, cần nhớ tốc độ motor chưa phải tốc độ trục ra: nếu gắn thêm hộp số hành tinh tỉ số 1 trên 10, tốc độ trục ra sẽ chậm hơn tốc độ motor 10 lần, và mô-men ra sẽ lớn hơn mô-men motor. Tốc độ ra 300 vòng trên phút khi cấp bằng motor 3000 vòng trên phút chỉ là tính theo tỉ số, không phải số đo, nên khi tính tải phải ghi rõ như vậy. Xem bài cách tính mô-men servo để tính mô-men ra sau hộp số tỉ số 1 trên 10 trước khi chốt model.

4. Bước 4: đối chiếu dải driver

Bước thứ tư là đối chiếu dải driver với công suất motor đã chốt. Cả 5 driver Houle đang bán đều dùng điện 220V, tần số 50/60Hz, phân biệt chủ yếu bằng dải công suất tương thích. HD bao phủ từ 50 tới 750W nên là driver duy nhất trong nhóm bao được model 40B 100W theo dải đã công bố. HS có dải hẹp nhất, từ 200 tới 400W, chỉ bao mức 200W. HK và HY cùng dải 200 tới 750W, cùng điện áp 220V, cùng hãng Houle. HM có dải rộng nhất, từ 200W tới 2,3kW, bao phủ cả model SH4MN110A 800W theo dải công suất.

Đối chiếu theo dải nghĩa là công suất motor phải nằm trong dải tương thích của driver, nhưng dải trùng nhau chỉ là điều kiện cần, chưa phải điều kiện đủ. Hiện chưa có bảng ghép driver với motor nào được công bố chính thức, nên cặp ghép cụ thể vẫn cần kỹ thuật xác nhận trước khi chốt. Lưu ý: model SH4MN180A 4,5kW hiện chưa có driver nào trong 5 driver đang bán bao phủ được, vì driver mạnh nhất là HM chỉ tới 2,3kW. Ứng viên DH-13iA75 có dải 2,0 tới 5,5kW, nhưng không nằm trong 5 driver đang bán và chưa có công bố nào xác nhận tương thích với SH4MN180A, nên chỉ nhắc như ứng viên cần nhà cung cấp xác nhận, không ghi là driver bán kèm chính thức.

5. Bước 5: chốt tỉ số hộp số hành tinh

Bước cuối cùng là chốt tỉ số hộp số hành tinh, khi tải cần mô-men lớn hơn mô-men motor hoặc tốc độ ra cần chậm hơn tốc độ motor. Ba model HAB060, HAB115 và LAES070 đã công bố tỉ số 1 trên 10, hiệu suất 97% và mặt đĩa lần lượt 60, 115 và 70 mm, làm việc ở nhiệt độ từ âm 10 tới cộng 90 độ C. Với tỉ số 1 trên 10, tốc độ trục ra bằng tốc độ motor chia 10, và mô-men ra lớn hơn mô-men motor theo tỉ số nhân với hiệu suất. Tốc độ ra 300 vòng trên phút khi cấp bằng motor 3000 vòng trên phút chỉ là tính theo tỉ số, không phải số đo. Trang danh mục con hộp giảm tốc hành tinh servo liệt kê đủ 5 model hộp số để đối chiếu.

Khi chốt hộp số, mặt đĩa phải khớp với mặt bích của motor: HAB060 mặt đĩa 60 mm, LAES070 mặt đĩa 70 mm, HAB115 mặt đĩa 115 mm. Hai model HABR và HBFR là hộp số hành tinh dạng vuông góc, trục ra vuông góc với trục vào, phù hợp khi không gian lắp đặt chật và cần đổi hướng truyền động, nhưng tỉ số truyền, mô-men và tốc độ ra của hai model này hiện chưa công bố. Mô-men định mức và tải hướng kính của ba model HAB060, HAB115 và LAES070 cũng chưa công bố.

6. Câu hỏi thường gặp

Chọn servo cho máy CNC bắt đầu từ đâu?

Bắt đầu từ ứng dụng và tải: trục cấp liệu hay trục chính, phôi nặng bao nhiêu, cần chạy nhanh bao nhiêu, cần dừng chính xác tới mức nào. Sau đó chốt công suất, tốc độ và mô-men theo model, rồi đối chiếu driver và hộp số theo dải đã công bố.

Motor 750W nào nên chọn: 80B hay SH4MN090A?

Hai model cùng 750W nhưng khác loại và khác số đã công bố. 80B chạy 3000 vòng trên phút, cấp bảo vệ IP65, nhưng mô-men hiện chưa công bố. Động cơ servo SH4MN090A 750W đã công bố mô-men 2,4 N.m, tốc độ 3000 vòng trên phút theo bảng thông số hãng Houle, cấp bảo vệ IP51 theo trang đã công bố, trọng lượng 3,1 kg.

Driver nào dùng cho motor 40B 100W?

Theo dải đã công bố, chỉ HD bao phủ được 40B 100W, vì dải của HD là 50 tới 750W. Các driver còn lại đều bắt đầu từ 200W, nên dải của chúng không bao mức 100W.

SH4MN180A 4,5kW có dùng được với driver HM không?

Không, theo dải đã công bố. Driver HM mạnh nhất trong nhóm, dải từ 200W tới 2,3kW, vẫn dưới 4,5kW của SH4MN180A. Model này hiện chưa có driver bán kèm trong danh mục.

HK và HY khác nhau thế nào, nên chọn model nào?

Về số đã công bố, hai driver này giống hệt nhau: cùng dải 200 tới 750W, cùng điện áp 220V, cùng hãng Houle. Điểm khác duy nhất thấy được bằng mắt là HY có thêm 2 cổng RJ45 và quạt ở mặt hông, còn HK chỉ có 2 cổng DB. Giao thức của 2 cổng RJ45 trên HY hiện chưa công bố.

Chọn đúng servo AC là chọn đúng bộ ba motor, driver và hộp số theo 5 bước trên, với mọi con số đều đối chiếu theo dải đã công bố. Đọc bài servo AC là gì để nắm hệ vòng kín trước khi chốt, rồi mở trang bộ điều khiển servo để đối chiếu đủ 5 driver, trang danh mục servo AC và trang động cơ servo để đối chiếu lại toàn bộ dải số đã công bố. Toàn dòng bảo hành 12 tháng, có sẵn tại kho TP.HCM và giao hàng toàn quốc. Việc lắp đặt được khảo sát theo số lượng và vị trí lắp đặt cụ thể.