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      • Pubblicato il 28 mag 2024
      • Ultima modifica 28 mag 2024
    • 7 min

    Servomotore: funzionamento e utilità nell'automazione industriale

    Scegli il servomotore adatto alle tue esigenze di automazione industriale, a partire dalla prototipazione, passando per l’uso nella robotica, fino alle applicazioni nelle macchine CNC e per l’automazione di laboratorio.

    Servomotore: funzionamento e utilità nell'automazione industriale

    Grande o piccolo che sia, senza un servomotore l’automazione industriale non sarebbe possibile. La sua funzione di attuatore rotativo o lineare è indispensabile per il controllo preciso della posizione angolare di bracci robotici, macchinari, o parti di esso, e telecamere di sorveglianza.

    Tra le diverse tipologie esistenti il servomotore brushless è tra quelli più ricercati per la bassa manutenzione, ma altre varianti altrettanto efficienti sono state sviluppate per assecondare le richieste di molti settori industriali.

    Nello specifico, vogliamo scoprire insieme a cosa serve e come funziona un servomotore, quali sono i tipi principali su cui puoi fare affidamento per le tue esigenze e quali criteri dovrebbero guidarti nella scelta del servomotore.

    A cosa serve un servomotore e come funziona

    Innanzitutto, spieghiamo a cosa serve un servomotore in ambito industriale e in quali campi viene impiegato. In linea di principio un servomotore è in grado di garantire automazione a una serie pressoché infinita di parti meccaniche, affinché possano muoversi con un certo grado di autonomia. Li troviamo per questo impiegati nella:

    • Creazione di prototipi di bracci robotici e robotica industriale
    • Animatronica (uso cinematografico, intrattenimento)
    • Controllo della velocità di posizione e posizionamento (settori della stampa, imballaggio, etichettatura, movimentazione di materiali)
    • Veicoli elettrici
    • Utensili domestici
    • Imaging medico
    • Automazione di laboratorio
    • Fabbricazione di alimenti e bevande
    • Settore aerospaziale

    Una volta compresa l’utilità di un servomotore, scopriamo insieme come funziona un servomotore a partire dagli elementi che lo costituiscono, ovvero:

    • Un motore in corrente continua o alternata
    • Un albero per trasmettere la rotazione alle parti collegate al servomotore
    • Ingranaggi
    • Un encoder per stabilire il numero di gradi di rotazione e per mantenere la rotazione stabile

    Un servomotore presenta una velocità di uscita stabilita dal produttore in giri al minuto (1600 giri/min, 2000 giri/min, ecc.) o in RPM. Tuttavia, dal punto di vista del segnale elettrico si calcola la modulazione di larghezza d’impulso (PWM), quindi il produttore fornisce di solito anche gli impulsi per giro (ad esempio 500).

    Ora che sai cos'è un servomotore, quali sono i campi d’impiego e conosci il suo funzionamento, passiamo alla presentazione dei vari servomotori disponibili in commercio.

    A cosa serve un servomotore e come funziona

    Tipologie di servomotore: brushless, lineare, a rotazione

    Un servomotore elettrico può essere a corrente continua (cc) o a corrente alternata (ca), utile per impieghi in bassa, media o alta tensione, e può essere monofase o trifase. Quella appena riportata è una suddivisione generica e allo stesso tempo essenziale: a seconda del campo d’impiego dovrai scegliere un servomotore a corrente continua o alternata, nonché la giusta tensione di alimentazione.

    I tipi di servomotore in commercio si distinguono inoltre per le seguenti caratteristiche.

    • Servomotore brushless o brushed: similmente a un motore, anche il servomotore può funzionare con spazzole (brushed) o senza spazzole (brushless). Nel secondo caso il servomotore richiede meno manutenzione e presenta una velocità superiore al servomotore con spazzole. Le due varianti possono essere sincrone o asincrone.
    • Servomotore lineare: si distingue per la proprietà di movimento lineare lungo l’asse di scorrimento. Il funzionamento è identico a un servomotore rotativo, soltanto che il dispositivo è appiattito e diritto.
    • Servomotore a rotazione continua: sono ideali per le applicazioni robotiche e nei modelli dinamici.

    Altre versioni di servosistemi sono dotate di un motore frameless, di cui ne esiste una variante sviluppata a carter integrale per un'installazione semplificata. Per gli usi in liquidi esistono anche i servomotori immergibili.

    Per le tue applicazioni di controllo del movimento, ti invitiamo a consultare il nostro catalogo di motori elettrici, dove troverai una vasta gamma di dispositivi utili per convertire l’energia elettrica in energia meccanica e per gestire l’intero processo di automazione.

    Tipologie di servomotore

    Cosa posso fare con un motore servo?

    I servomotori sono utilissimi per l’automazione industriale e la robotica, in particolare i servomotori frameless e housed, che contribuiscono al miglioramento della produttività in fabbrica. Il loro utilizzo è cruciale anche nell’ambito della chirurgia di precisione e nel settore energetico per la produzione di energia.

    I servomotori possono essere applicati a macchine CNC e macchine utensili per garantire la precisione desiderata, insieme alla garanzia di una costante ripetibilità alle operazioni di rettifica, fresatura e foratura.

    Nel campo della sicurezza, invece, i servomotori sono utili per i sistemi di telecamere di sorveglianza discrete e per le telecamere di videoconferenza.

    Ancor più nello specifico puoi usare un servomotore per:

    Gli azionamenti di strumentazione

    L’avvolgimento e lo svolgimento

    L’installazione in apparecchiature industriali di base da automatizzare

    Come scegliere un servomotore

    Ma come scegliere un servomotore? Cioè, quali caratteristiche dovrebbe avere per soddisfare le nostre esigenze? Per rispondere a tale domanda, riportiamo alcuni consigli sulle caratteristiche di base che dovrebbe presentare un servomotore. Naturalmente, la scelta del servomotore dipende anche dal campo di applicazione.

    • Meccanismi di movimento precisi: dotati di dispositivi di feedback dall’elevata risoluzione per una correzione dei movimenti ottimale, cavi di qualità e azionamenti a prova di usura.
    • Valori di coppia elevati e potenza in poco spazio: per ridurre l’ingombro e realizzare una macchina più potente, seleziona un servomotore che unisce una coppia continua e di picco adeguata in una dimensione compatta.
    • Controllo della velocità e risposta dinamica: per ottenere una risposta dinamica elevata è necessario scegliere un servomotore con una densità di coppia maggiore e una bassa inerzia.
    • Dispositivi di feedback: sensori a effetto Hall per impieghi standard, resolver per gli ambienti estremi, encoder ottici per impieghi che necessitano di elevate risoluzioni.

    Come collegare un servomotore ad Arduino e come comandarlo

    Nel campo della prototipazione, un servomotore può essere collegato a un SBC come Arduino per dare vita a numerosi prototipi di prodotti, al fine di testarli prima di passare alla produzione in scala.

    Di seguito, ti forniamo alcune indicazioni di base su come collegare un servomotore ad Arduino per comandarlo lato software.

    Un servomotore per prototipi è solitamente di piccole dimensioni ed è dotato di tre connettori:

    • Il rosso, che va collegato con la tensione positiva
    • Il marrone (o il nero), che va collegato con la messa a terra
    • Il giallo (arancione o bianco) è il terzo connettore che serve per comandare il servomotore

    Nel caso in cui la tua configurazione comprenda un solo servomotore sarà sufficiente alimentarlo direttamente da Arduino, mentre in presenza di un progetto con più servomotori, servirà un’alimentazione esterna.

    Ecco, invece, come comandare un servomotore con Arduino. Agendo dal lato della programmazione è sufficiente richiamare la libreria “Servo.h”, dichiarare nello script il numero di servomotori da collegare dando loro nomi differenti (per esempio “servo1;”, “servo2;”, ecc.), quindi si forniscono i parametri di setup e, infine, si scrive l’angolo di funzionamento con il ritardo di tempo richiesto.

    Grazie alla programmazione, un servomotore viene automatizzato ed è pronto a funzionare in autonomia qualunque sia l’applicazione industriale a cui è destinato.

    Come collegare un servomotore ad Arduino e come comandarlo

    Conclusione

    Il servomotore industriale è, dunque, essenziale per l’automazione di moltissimi compiti, come l’avvolgimento e lo svolgimento, la fresatura e la rettifica continua di parti meccaniche. Una delle sue applicazioni più interessanti riguarda, ovviamente, la robotica, la quale in questi anni è stata spinta da una forte evoluzione accelerata dall’IoT industriale e, più di recente, dall’intelligenza artificiale.

    Nella nostra panoramica ti abbiamo anche di altre caratteristiche del servomotore, come funziona, nonché le tipologie disponibili in commercio. Ne puoi trovare per ogni tipo di utilizzo, dai più semplici adatti alla prototipazione fino ad arrivare ai più robusti e potenti per la movimentazione di macchinari pesanti.

    Qualunque sia la tua esigenza, noi di RS possiamo fornirti dei servomotori più adatti al tuo settore, compresi i prodotti per l’alimentazione, motori e gli strumenti di sviluppo per la robotica.

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