Applicazioni Pratiche e Principi di Funzionamento dei Servomotori

Servomotori, i principi di funzionamento e le loro applicazioni pratiche.
del 15/06/09 - di Flaminio Ranzato

L'uso di servomotori è particolarmente richiesto in tutte quelle applicazioni dove vengono richieste numerose partenze, fermate e inversioni di direzione. I servomotori inoltre sono particolarmente adatti laddove si richiedono velocità e posizionamenti precisi ed un simile controllo accurato non è possibile con altri motori. Il servomotore è proprio stato studiato per il posizionamento preciso di un carico, pensiamo ad esempio ad applicazioni che richiedono un'elevata precisione come il taglio di lamiere mediante raggio laser. Ma in che modo i servomotori sono in grado di compiere questo e cosa è che li fa differire dagli altri motori ? La risposta la troviamo nel diametro del servomotore, nell'uso di un dispositivo di misurazione quale l'encoder e in una particolare tecnica costruttiva.

Il servomotore viene progettato per mantenere la stessa potenza o coppia di un motore elettrico ma con un ridotto diametro del rotore: il diametro minore riduce la massa e quindi l'inerzia del rotore. Per esempio per un servomotore a corrente alternata della potenza di 0,75 Kw possiamo avere dimensioni dai 12 ai 19 centimetri e addirittura di soli 9 centimetri per un motore di tipo brushless cioè senza spazzole. Più il motore è piccolo e inferiore è la sua inerzia che permette di avere maggiori accelerazioni e quindi posizionamenti più rapidi e da un punto di vista produttivo si riflette in un numero maggiore di prezzi prodotti e quindi maggiori guadagni. Se per esempio con un motore vettoriale con potenza pari a 0,25 kilowatt produciamo un pezzo in un dato tempo allora con un servomotore brushless con un'inerzia standard possiamo produrre sei pezzi nello stesso tempo e quaranta se usiamo un servomotore brushless a bassa inerzia.

Di solito i servomotori sono usati in circuito chiuso ovvero il servomotore viene comandato in base al feedback generato da un encoder, questo ci permette di ottenere movimenti più precisi. Il segnale di comando e quello di feedback vengono comparati costantemente ed un segnale di correzione viene generato per annullare qualsiasi tipo di errore. Un simile ritorno d'informazioni può essere generato medianto un tachimetro, un risolutore o un encoder: il tachimetro fornisce solo la velocità mentre sia il risolutore che l'encoder possono fornire informazioni sia riguardo alla velocità che alla posizione. Il comando di un servomotore che si basa sulla lettura di un segnale di feedback può ottenere una maggiore precisione di movimento.

Particolare cura si presta nella scelta dei materiali e dell'avvolgimento del motore: i materiali sono accuratamente scelti tenendo conto di poter lavorare a temperature di 155°C mentre i motori normali lavorano dai 90°c ai 125 °C. Per questo il servomotore è in grado di produrre maggiori prestazioni pur avendo dimensioni ridotte. Il servomotore vanta anche maggiore coppia ed efficienza rispetto ad un motore normale rendendosi così un candidato perfetto per applicazioni dove viene richiesta velocità e precisione.

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