Servomotori professionali

Resolver

Cos'è un sensore di posizione?

Esistono diverse tipologie di motori elettrici che differiscono significativamente l'uno dall'altro per prestazioni, dimensioni, funzionamento. Solo per citarne alcuni distinguiamo i motori Sincroni ( SPM, IPM, a riluttanza ), i motori Asincroni a corrente alternata, i motori in corrente continua e molti altri ancora.

Sebbene alcuni di questi motori possano funzionare anche attraverso un collegamento diretto alla rete elettrica, la rotazione, regolazione e controllo del moto di questi motori esige quasi sempre un controllo più o meno sofisticato dato da un inverter o da un servo-azionamento e di un sensore di posizione collocato su rotore del motore.

Esistono svariati sensori di posizione utilizzati nei motori, il resolver è uno di questi.

Come funziona il resolver?

Il resolver è un sensore di spostamento induttivo elettromeccanico per la misura di spostamenti angolari utilizzato in applicazioni rotative e nei motori. Tecnicamente simile a un trasformatore fornisce una posizione assoluta sul singolo giro fornendo un segnale di tensione di tipo sinusoidale. E’ utilizzato per rilevare la velocità, la direzione e la posizione dell’elemento rotante del motore,  ovvero l'albero motore. L'omologo trasduttore digitale prende il nome di encoder.

Com'è fatto un resolver?

Il resolver è composto da due set di bobine circolari disposte su un nucleo ferroso fatto di lamierini isolati. Una bobina rotorica (fissata sull'albero motore) e una bobina statorica fissata sulla parte statorica del motore che lavora come un trasformatore che induce una tensione alla bobina rotorica attraverso un traferro. I resolver usano un flusso magnetico tra gli avvolgimenti sui nuclei di ferro in modo molto simile al comportamento dei trasformatori. Combinando più bobine sfasate opportunamente tra loro viene generato un segnale di tensione ti tipo seno e coseno fornendo una tensione analogica equivalente all'angolo assoluto tra il rotore e lo statore.

Il segnale analogico fornito dal resolver viene inviato al Servodrive che  lo converte in  un segnale digitale con una risoluzione sul giro di 16Bit ( 65536ppr). Il Servodrive  a sua volta può passare ad un controllo numerico un segnale di tipo encoder incrementale attraverso un uscita normalmente chiamata “ Uscita di encoder simulato”. Nei drive di HDT tale uscita può essere impostata su 4 tipi di risoluzioni: 256, 1024, 4096 o 16384 ppr.

Vantaggi

Il resolver è paragonabile ad un encoder assoluto monogiro, ma normalmente lo si considera alternativo all'encoder incrementale dotato di sensori di Halls. Il vantaggio più immediato è nella risoluzione sul giro, in quanto attraverso l'interpolazione del segnale in genere si ottengono almeno 12 o 14 bit che equivalgono a 4096/16384ppr. Nel migliore dei casi, come nei drive di HDT tale risoluzione sale a 16bit che equivalgono a 65536ppr. ( risoluzione interna al drive ). Un Encoder incrementale fornisce risoluzioni di 1024 o al massimo 2500ppr. Un altro vantaggio che lo rende decisamente preferibile a qualungue altro trasduttore è la robustezza meccanica e la resistenza alla temperatura e agli ambienti gravosi. Il resolver infatti non avendo alcun sensore ottico né un elettronica a bordo risulta estremamente robusto  e perfettamente adatto nell'impiego su motori che devono essere collocati in ambienti difficili.

Svantaggi

Il principale svantaggio del resolver lo si ha nella precisione del segnale. Il segnale che viene generato è creato da avvolgimenti e come tali non garantiscono un segnale pulito come quello generato da un encoder ottico. Pertanto, nonostante la risoluzione e la precisione di posizionamento sia superiore ad un encoder incrementale con minor risoluzione, il segnale risulta più "sporco" e i servoazionamenti in generale faticano ad attenuarlo e in talune applicazioni di alta precisione tale disturbo si traduce in una rumorosità e rugosità di funzionamento del controllo motore difficile da essere accettata. Comunque si tratta di applicazioni di alto livello dove un encoder incrementale non è sufficiente a priori in quanto troppo poco risoluto. In questi casi la scelta si sposta su un encoder assoluto.

Freni.

Frendi installati sui motori della serie B

Il freno di stazionamento è un freno a magneti permanenti o a molla con polarità determinata alimentato a 24 Vcc. Per sbloccare il freno, l’avvolgimento deve essere alimentato. In assenza di corrente l’indotto viene attratto dalla forza del campo magnetico generato dai magneti permanenti verso la superficie di frizione. In questo modo si ottiene un bloccaggio per attrito senza gioco.Quando i freni sono nuovi e lavorano ad alta velocità la coppia può risultare inferiore alla dichiarata.Il freno montato è un freno di stazionamento può permettere solo un numero limitato di frenate d’emergenza, non deve essere tassativamente usato per frenature dinamiche continuative. A causa della potenza dissipata dal freno si consiglia di declassare del 5% la coppia di stallo del motore.

Motori installati sui motori della serie SR

Nei motori di tipo SR  installano come opzione un un freno a molla con polarità determinata alimentato a 24 Vcc. Per sbloccare il freno, l’avvolgimento deve essere alimentato. In assenza di corrente l’indotto viene attratto dalla forza del campo magnetico generato dai magneti permanenti verso la superficie di frizione. In questo modo si ottiene un bloccaggio per attrito senza gioco.Quando i freni sono nuovi e lavorano ad alta velocità la coppia può risultare inferiore alla dichiarata.

Il freno montato è un freno di stazionamento può permettere solo un numero limitato di frenate d’emergenza, non deve essere tassativamente usato per frenature dinamiche continuative. A causa della potenza dissipata dal freno si consiglia di declassare del 5% la coppia di stallo del motore.

Freni installati sui motori lineari tipo BSP e  BSD

I servoattuatori lineari possono essere equipaggiati con freno di stazionamento modulare. Il freno a magneti permanenti a gioco zero blocca il rotore quando non vi è applicata la tensione (24VDC). Il freno è da considerarsi solo di stazionamento e non è adatto a frenare in modo continuo durante il funzionamento del motore. La tensione di alimentazione di 24 VDC del freno e’ polarizzata. In caso di polarita’ invertite, il freno non subira’ alcun danno ma resterà agganciato impedendo la rotazione del motore. Per sbloccare il freno, l’avvolgimento deve essere alimentato. In assenza di corrente l’indotto viene attratto dalla forza del campo magnetico generato dai magneti permanenti verso la superfi cie di frizione. In questo modo si ottiene un bloccaggio per attrito a gioco zero. Quando i freni sono nuovi e lavorano ad alta velocità la coppia può risultare inferiore alla dichiarata. Il freno montato è un freno di stazionamento può permettere solo un numero limitato di frenate d’emergenza, non deve essere tassativamente usato per frenature dinamiche continuative. A causa della potenza dissipata dal freno si consiglia di declassare del 5% la coppia di stallo del motore.