Các loại servo AC: động cơ, driver và hộp số hành tinh

Trả lời ngắn: Servo AC chia thành 3 loại theo vai trò trong hệ: động cơ servo tạo chuyển động, driver servo điều khiển chuyển động đó, hộp số hành tinh điều chỉnh tốc độ và mô-men cho hợp với tải. Dòng servo AC Tiến Phát đang bán có 16 sản phẩm: 6 động cơ servo từ 100W tới 4,5kW, 5 driver servo từ 50W tới 2,3kW, 5 hộp số hành tinh với tỉ số 1 trên 10 đã công bố ở 3 model.

1. Động cơ servo: 6 model từ 100W tới 4,5kW

Động cơ servo là bộ phận trực tiếp tạo chuyển động quay trong hệ servo AC. Nhóm đang bán có 6 model, chia thành hai dãy nhỏ. Dãy 40B, 60B và 80B là dãy nhỏ gọn theo cỡ mặt bích, công suất 100W, 200W và 750W, cùng chạy ở tốc độ 3000 vòng trên phút, điện áp 220V, dòng điện 1,0A, 1,7A và 4,4A, cấp cách điện F, cấp bảo vệ IP65. Ba model này đều là Houle, đã xác minh theo nhãn máy. Dãy này hợp với tải nhẹ và máy nhỏ.

Dãy SH4MN gồm SH4MN090A 750W, SH4MN110A 800W và SH4MN180A 4,5kW. Ba model này đã công bố mô-men lần lượt là 2,4 N.m, 4 N.m và 21,5 N.m, dòng điện 3A, 3,5A và 16A, điện áp 220V, cấp cách điện F, trọng lượng 3,1 kg, 6 kg và 22,2 kg. Tốc độ theo bảng thông số hãng Houle lần lượt là 3000, 2000 và 2000 vòng trên phút. SH4MN090A và SH4MN110A là Houle; SH4MN180A 4,5kW chỉ gọi theo tên model, không khẳng định hãng. Cấp bảo vệ của SH4MN090A theo trang đã công bố là IP51, còn bảng hãng ghi IP65; cấp bảo vệ của SH4MN180A hiện chưa xác nhận. Mô-men, encoder, kiểu lắp, khung và trọng lượng của 40B, 60B và 80B hiện chưa công bố.

2. Bộ điều khiển servo: 5 driver từ 50W tới 2,3kW

Bộ điều khiển servo, thường gọi là driver servo, là bộ não của hệ servo AC. Driver nhận lệnh, đọc tín hiệu phản hồi từ encoder, rồi cấp điện cho motor theo đúng lệnh. Nhóm đang bán có 5 driver Houle, 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.

HK và HY là cặp driver dễ gây nhầm nhất, vì hai model cùng dải, cùng điện áp, cùng hãng, chưa có tài liệu chính thức nào phân biệt hai model về tính năng hay chế độ điều khiển. 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, nên không suy ra HY dùng giao thức nào. Chế độ điều khiển, cổng giao tiếp, kích thước, trọng lượng và xuất xứ của cả 5 driver hiện chưa công bố.

3. Hộp giảm tốc hành tinh servo: 5 model, tỉ số 1 trên 10

Hộp giảm tốc hành tinh servo gắn giữa motor và tải, làm giảm tốc độ trục ra và tăng mô-men lên nhiều lần. Nhóm đang bán có 5 model Houle, chia thành hai dạng. Dạng thẳng trục gồm 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. Dạng vuông góc gồm HABR và HBFR, trục ra vuông góc với trục vào, phù hợp khi không gian lắp đặt chật và cần đổi hướng truyền động. HABR có dải cỡ 42 tới 220 mm, HBFR có dải cỡ 47 tới 255 mm, cả hai làm việc ở nhiệt độ từ âm 10 tới cộng 90 độ C.

Tỉ số truyền, mô-men, tốc độ ra và công suất của HABR và HBFR hiện chưa công bố, bảng tỉ số trên trang đang hiển thị đang được cập nhật. Với ba model HAB060, HAB115 và LAES070, 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. Mô-men định mức và tải hướng kính của cả ba model cũng chưa công bố. Khi chọn hộp số, mặt đĩa phải khớp với mặt bích của motor và tỉ số phải cho ra tốc độ trục ra hợp với tải.

4. Ba nhóm khác nhau ở vai trò nào

Ba nhóm khác nhau ở vai trò trong hệ, không phải ở độ tốt xấu. Động cơ servo tạo chuyển động: nó biến điện năng thành chuyển động quay của trục, với công suất, tốc độ và mô-men đã công bố theo từng model. Bộ điều khiển servo điều khiển chuyển động đó: nó quyết định motor quay tới đâu, quay nhanh hay chậm, và dùng lực bao nhiêu, dựa trên lệnh và tín hiệu phản hồi từ encoder. Hộp giảm tốc hành tinh servo điều chỉnh lại chuyển động cho hợp với tải: nó giảm tốc độ trục ra và tăng mô-men, để motor nhỏ vẫn kéo được tải nặng, hoặc motor nhanh vẫn chạy được tải cần quay chậm.

Nhầm vai trò sẽ dẫn tới chọn sai. Người cần mô-men lớn hơn mà chỉ đổi motor lớn hơn thì có thể tốn nhiều hơn cần thiết, trong khi gắn thêm hộp số hành tinh tỉ số 1 trên 10 có thể đã đủ. Vì vậy câu hỏi đầu tiên khi chọn servo AC không phải là model nào mạnh nhất, mà là việc dùng cần gì: cần chuyển động, cần điều khiển chính xác, hay cần mô-men lớn hơn.

5. Ghép bộ ba thế nào khi chưa có bảng ghép

Hiện chưa có bảng ghép driver với motor nào được công bố chính thức, nên không có chuyện tra một bảng là ra cặp ghép đúng. Cách làm đúng là đối chiếu theo dải công suất đã công bố, rồi nhờ kỹ thuật xác nhận cặp ghép cụ thể trước khi chốt. Đối chiếu theo dải nghĩa là công suất motor phải nằm trong dải tương thích của driver: motor 100W chỉ có HD bao được theo dải, motor 200W nằm trong dải của HD, HK, HY, HS và HM, motor 750W và 800W nằm trong dải của HD, HK, HY và HM. Dải trùng nhau chỉ là điều kiện cần, chưa phải điều kiện đủ.

Điểm cần lưu ý nhất khi ghép bộ là 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. Một driver có dải công suất phủ được 4,5kW là DH-13iA75 với dải 2,0 tới 5,5kW, nhưng model này 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. Với hộp số, mặt đĩa phải khớp với mặt bích của motor và tỉ số 1 trên 10 phải cho ra tốc độ trục ra hợp với tải.

6. Câu hỏi thường gặp

Chỉ mua động cơ servo, không mua driver, có chạy được không?

Không chạy đúng như servo. Motor servo luôn cần driver servo đi kèm, vì driver là bộ phận đọc tín hiệu encoder và cấp điện cho motor theo lệnh vị trí, tốc độ hoặc mô-men. Mua motor mà không có driver phù hợp thì motor không chạy đúng vị trí.

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.

HK và HY khác nhau thế 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.

Hộp số hành tinh servo có bắt buộc phải mua kèm không?

Không bắt buộc. Hộp số chỉ cần khi tải đòi hỏi mô-men lớn hơn mô-men motor, hoặc tốc độ ra cần chậm hơn tốc độ motor. Nếu motor nối trực tiếp với tải đã đủ mô-men và đúng tốc độ, không cần hộp số.

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, cần kỹ thuật xác nhận phương án trước khi tư vấn.

Đọc bài servo AC là gì trước, rồi mở trang danh mục động cơ servo, trang bộ điều khiển servo và trang hộp giảm tốc hành tinh servo để đối chiếu đủ 16 model theo dải đã công bố.