Động cơ servo Phanh – Inovance, Mitsubishi, Delta

Động cơ servo phanh là giải pháp phù hợp cho các hệ thống tự động hóa yêu cầu điều khiển chính xác và khả năng giữ tải an toàn khi động cơ dừng hoặc mất điện. Các dòng servo phanh Inovance, Mitsubishi, Delta hiện được ứng dụng rộng rãi trong máy móc công nghiệp, đặc biệt ở cơ cấu nâng hạ, trục đứng và những thiết bị cần duy trì vị trí. Trong bài viết này, Hoàng Ngân TEC sẽ cùng bạn tìm hiểu đặc điểm, ưu điểm, ứng dụng và cách lựa chọn động cơ servo phanh phù hợp với nhu cầu thực tế.

Động cơ servo có phanh là gì?

Servo phanh hay động cơ servo có phanh (servo motor with brake) là loại động cơ servo được tích hợp thêm một cơ cấu phanh điện từ, thường bố trí ở phía sau động cơ. Về nguyên lý, đây vẫn là động cơ servo AC sử dụng hệ thống điều khiển vòng kín để kiểm soát vị trí, tốc độ và mô-men; điểm khác biệt là motor được bổ sung phanh cơ khí để giữ trục khi cần thiết.

Phanh này không dùng để hãm động cơ trong quá trình vận hành như phanh động lực của driver, mà chỉ hoạt động ở hai trạng thái.

• Khi mất điện, dừng khẩn cấp hoặc servo chưa được cấp lệnh Servo ON: phanh sẽ tự động đóng (nhả lò xo ép vào đĩa ma sát) để giữ chặt trục động cơ, không cho tải rơi tự do hoặc trôi theo quán tính.
• Khi động cơ được cấp điện và ở trạng thái Servo ON: cuộn dây phanh được cấp nguồn 24VDC, lực điện từ thắng lực lò xo, phanh nhả ra, trục động cơ quay tự do bình thường.

Nói cách khác, phanh trên động cơ servo có phanh là phanh thường đóng (fail-safe brake) – mất điện là phanh giữ, có điện mới nhả. Đây chính là lý do vì sao loại động cơ này được xem là giải pháp an toàn bắt buộc cho nhiều loại tải trọng đặc thù.

Khi nào cần dùng servo phanh?

Không phải ứng dụng nào cũng cần dùng động cơ servo có phanh với các trục nằm ngang, tải không có xu hướng tự dịch chuyển khi mất điện thì servo thường (không phanh) là đủ và tiết kiệm chi phí hơn. Tuy nhiên, có hai nhóm ứng dụng gần như bắt buộc phải dùng servo phanh:

Ứng dụng nâng hạ

Nâng hạ là một trong những ứng dụng phổ biến cần dùng động cơ servo có phanh. Khi động cơ điều khiển một tải theo phương thẳng đứng, trọng lực của tải có thể tạo ra mô-men khiến cơ cấu có xu hướng di chuyển xuống khi motor ngừng hoạt động. Một số ví dụ gồm:

• Trục Z của robot, cánh tay gắp
• Vitme, xi lanh nâng hạ theo phương thẳng đứng
• Bàn nâng, thang máy công nghiệp, cẩu trục mini
• Băng tải nghiêng có tải trọng lớn

Trong những trường hợp này, phanh điện từ có thể giúp giữ trục động cơ khi motor dừng, hạn chế chuyển động ngoài ý muốn của tải.

Tuy nhiên, khi thiết kế cơ cấu nâng hạ, cần tính toán đầy đủ mô-men tải, tỷ số truyền, tải trọng, mô-men giữ của phanh và cơ cấu truyền động. Với ứng dụng liên quan đến an toàn con người, không nên chỉ dựa vào phanh tích hợp trên servo motor mà cần xem xét thêm các giải pháp bảo vệ cơ khí và an toàn phù hợp.

Cần dừng hoặc chuyển đổi hướng đột ngột

Nhóm ứng dụng thứ hai là các cơ cấu yêu cầu dừng chính xác và giữ vị trí ngay cả khi servo tắt, hoặc thường xuyên dừng/khởi động, đảo chiều liên tục:

• Máy cắt, máy đóng gói cần dừng đúng vị trí giữa chu trình mà không bị trôi theo quán tính
• Trục quay, mâm xoay cần giữ nguyên vị trí góc khi tắt máy để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo
• Các cơ cấu có quán tính tải lớn, khi tắt điện motor vẫn có xu hướng quay trớn thêm một đoạn nếu không có phanh giữ
• Hệ thống cần bảo trì thường xuyên, thao viên cần tắt điện servo nhưng tải vẫn phải được giữ nguyên vị trí trong lúc thao tác

Trong các trường hợp này, phanh giúp loại bỏ độ trôi vị trí sau khi driver ngắt lệnh Servo ON, giảm sai số tích lũy và tăng độ an toàn thao tác cho người vận hành.

Động cơ servo có phanh Inovance

Inovance cung cấp nhiều dòng servo motor phục vụ các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Trong đó, SV660 là dòng servo drive được sử dụng kết hợp với servo motor Inovance để điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men trong nhiều ứng dụng máy móc.

Đối với servo motor dòng MS1, các tùy chọn của motor được thể hiện thông qua cấu trúc mã sản phẩm. Trong đó, phần mã liên quan đến phanh giúp người dùng nhận biết phiên bản động cơ có tích hợp phanh.

Điểm mạnh của servo phanh Inovance SV660/MS1

Khi kết hợp servo drive SV660 với motor MS1 phù hợp, hệ thống có thể đáp ứng các yêu cầu điều khiển servo với độ chính xác và tốc độ đáp ứng cao.

Một số đặc điểm đáng chú ý gồm:

• Băng thông vòng tốc độ cao: giúp hệ servo phản hồi nhanh trước thay đổi của tải và hỗ trợ rút ngắn thời gian ổn định chuyển động.
• Encoder độ phân giải cao: hỗ trợ phản hồi chính xác vị trí và tốc độ, phù hợp với các ứng dụng cần định vị.
• Hỗ trợ các chức năng an toàn trên servo drive: tùy phiên bản và cấu hình hệ thống, giúp nâng cao khả năng kiểm soát khi xảy ra trạng thái bất thường.
• Motor có nhiều lựa chọn về công suất và quán tính: phù hợp từ cơ cấu tự động hóa nhỏ đến các hệ thống cần mô-men lớn hơn.
• Có phiên bản motor tích hợp phanh: đáp ứng các ứng dụng cần giữ trục như trục Z, cơ cấu nâng hạ hoặc thiết bị có tải theo phương đứng.
• Nhiều phương thức điều khiển và giao tiếp: tùy phiên bản SV660, có thể đáp ứng các kiến trúc điều khiển khác nhau trong hệ thống tự động hóa.

Khi sử dụng motor có phanh, cần lựa chọn đúng model motor và servo drive tương thích. Không nên chỉ căn cứ vào công suất mà bỏ qua encoder, kích thước cơ khí, mô-men và cấu hình phanh.

Cách nhận biết động cơ servo Inovance có phanh

Đối với cấu hình motor Inovance, phần ký hiệu tùy chọn có thể thể hiện tình trạng phanh và phớt dầu.

Có thể nhận biết như sau: hình cách đọc mã trang 13

Như vậy, khi lựa chọn động cơ servo phanh Inovance, các cấu hình có mã 2 hoặc 4 tương ứng với phiên bản có phanh.

Trong đó, sự khác biệt giữa mã 2 và 4 nằm ở cấu hình phớt dầu. Vì vậy, khi đặt hàng cần cung cấp đầy đủ mã motor, không nên chỉ yêu cầu theo công suất hoặc tên dòng sản phẩm.

Bảng thông số một số động cơ servo Inovance MS1 có tích hợp phanh

Dưới đây là bảng các model motor có phanh để bạn tham khảo: 

Lưu ý: Model và thông số cần được đối chiếu với tài liệu kỹ thuật của đúng series motor trước khi đặt hàng, đặc biệt khi lựa chọn phiên bản có phanh. Khi lựa chọn motor Inovance có phanh, ngoài công suất và mô-men, cần kiểm tra thêm tốc độ định mức, encoder, kích thước mặt bích, đường kính trục, chiều dài motor và servo drive tương thích. Nếu chưa chắc chắn về model phù hợp với tải hoặc cần xác nhận phiên bản motor có phanh, bạn có thể liên hệ qua Hotline: 0962.070.538 hoặc Zalo OA để được tư vấn và kiểm tra thông số trước khi đặt hàng. 

Động cơ servo có phanh Mitsubishi

Mitsubishi Electric cung cấp nhiều dòng AC servo motor có tùy chọn phanh điện từ, phục vụ các ứng dụng cần giữ trục sau khi động cơ dừng. Các dòng servo MELSERVO của Mitsubishi được sử dụng rộng rãi trong máy móc tự động hóa, gia công, đóng gói và các cơ cấu điều khiển chuyển động.

Động cơ servo phanh Mitsubishi thường được lựa chọn trong các ứng dụng như:

• Cơ cấu nâng hạ.
• Trục Z.
• Cơ cấu theo phương đứng.
• Máy gia công.
• Máy lắp ráp.
• Máy đóng gói.
• Cơ cấu cần giữ vị trí khi servo dừng.

Đối với ứng dụng nâng hạ, phanh điện từ giúp giữ trục động cơ khi servo không hoạt động, từ đó hạn chế nguy cơ tải dịch chuyển do trọng lực.

Tuy nhiên, phanh vẫn cần được phối hợp với servo amplifier theo đúng trình tự điều khiển. Quá trình giảm tốc nên được thực hiện bằng servo amplifier trước khi phanh đóng để giữ trục.

Lưu ý khi chọn servo phanh Mitsubishi

Khi lựa chọn động cơ servo có phanh Mitsubishi, cần xác định đầy đủ:

• Dòng servo amplifier đang sử dụng.
• Công suất motor.
• Điện áp.
• Tốc độ định mức.
• Mô-men định mức.
• Loại encoder.
• Kích thước mặt bích.
• Đường kính trục.
• Phiên bản có phanh.
• Yêu cầu thực tế của tải.

Hai motor có cùng công suất chưa chắc có thể thay thế cho nhau nếu khác kích thước cơ khí, encoder, tốc độ hoặc cấu hình phanh.

Động cơ servo có phanh Delta

Delta cũng cung cấp nhiều dòng AC servo motor có tùy chọn brake, thường được sử dụng kết hợp với các servo drive thuộc dòng ASDA.

Các servo motor Delta thuộc dòng ECMA có nhiều cấu hình về công suất, tốc độ, quán tính và tùy chọn cơ khí. Với những model được trang bị phanh, motor có thể được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu giữ trục sau khi dừng.

Một số ứng dụng phổ biến gồm:

• Cơ cấu nâng hạ.
• Trục Z.
• Máy đóng gói.
• Máy cắt.
• Máy in.
• Máy gia công.
• Máy lắp ráp.
• Cơ cấu định vị.
• Thiết bị tự động hóa công nghiệp.

Đối với cơ cấu nâng hạ hoặc trục đứng, servo motor có phanh Delta giúp giữ trục khi động cơ dừng, hạn chế chuyển động không mong muốn của tải.

Lưu ý khi chọn servo phanh Delta

Khi lựa chọn motor Delta có phanh, cần kiểm tra chính xác mã sản phẩm và phần ký hiệu tùy chọn của motor.

Các thông số nên kiểm tra gồm:

• Công suất.
• Điện áp.
• Tốc độ.
• Mô-men.
• Encoder.
• Kích thước mặt bích.
• Đường kính trục.
• Cấu hình brake.
• Servo drive Delta tương thích.

Đối với hệ thống đã sử dụng servo Delta, nên lựa chọn motor theo đúng dòng ASDA và bảng tương thích của nhà sản xuất để đảm bảo khả năng điều khiển và kết nối.

Câu hỏi thường gặp về servo phanh (FAQs)

Động cơ servo có phanh dùng để làm gì?

Động cơ servo có phanh chủ yếu dùng để giữ trục motor khi động cơ dừng, đặc biệt phù hợp với cơ cấu nâng hạ, trục Z, trục đứng hoặc những ứng dụng cần duy trì vị trí khi servo không hoạt động.

Khi nào nên dùng động cơ servo có phanh?

Nên cân nhắc sử dụng khi tải có xu hướng dịch chuyển do trọng lực, cơ cấu cần giữ vị trí sau khi servo OFF hoặc hệ thống yêu cầu hạn chế chuyển động ngoài ý muốn khi mất nguồn.

Động cơ servo phanh có cần servo drive riêng không?

Motor có phanh vẫn cần được điều khiển bằng servo drive phù hợp. Phần phanh cũng cần được cấp nguồn và điều khiển theo yêu cầu của nhà sản xuất, đồng thời phải thiết kế trình tự phối hợp giữa servo drive và phanh.

Servo phanh có phù hợp cho cơ cấu nâng hạ không?

Có. Đây là một trong những ứng dụng phổ biến của motor có phanh. Tuy nhiên, cần tính toán tải trọng, mô-men giữ, tỷ số truyền và thiết kế thêm các giải pháp an toàn phù hợp nếu cơ cấu có nguy cơ gây nguy hiểm.

Có thể thay motor servo thường bằng motor servo có phanh không?

Có thể trong một số trường hợp, nhưng không nên thay thế trực tiếp chỉ dựa vào công suất. Cần kiểm tra khả năng tương thích của servo drive, encoder, kích thước cơ khí, mô-men, tốc độ và cấu hình phanh trước khi thay thế.

Kết luận

Động cơ servo có phanh là lựa chọn phù hợp cho các hệ thống cần giữ tải, hạn chế hiện tượng tụt tải hoặc duy trì vị trí khi mất điện, đặc biệt ở các ứng dụng nâng hạ và cơ cấu chuyển động theo phương đứng. Khi lựa chọn servo phanh Inovance, Mitsubishi hoặc Delta, cần đối chiếu công suất, mô-men, tốc độ, encoder, kích thước cơ khí và khả năng tương thích với servo drive để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định.

Nếu cần tư vấn lựa chọn động cơ servo có phanh phù hợp với tải và yêu cầu thực tế, bạn có thể liên hệ Hoàng Ngân TEC qua Hotline: 0962.070.538 hoặc Zalo OA để được hỗ trợ kiểm tra model và thông số.