מנועי סרוו – הכוח שמניע את מהפכת התעשייה האוטומטית

מה זה בעצם מנוע סרוו?

מנועי סרוו הם מנועים בעלי מערכות תמסורת פנימיות ובקרה אלקטרונית, המאפשרים שליטה רציפה בפעילות המנוע. מנועי סרוו נהנים מחיבור לחיישן במעגל סגור המספק משובים בזמן אמת בנוגע למיקום ולאופי הפעילות של המתקן שאותו הוא מניע. וכך, המערכת, שמחוברת למקודד (אנקודר), מבצעת אדפטציות ותיקוני מיקום על בסיס אוטומטי, בדרך שמבטיחה שליטה מדויקת על מהירות סיבובי המנוע, על מיקומו, ועל הכח שהוא מפעיל – מה שיוביל בסוף התהליך לייצור מוצר אחוד וקבוע.

עבור מפעילי המתקן התעשייתי השימוש במנוע סרוו מייצר יתרון כפול: מצד אחד, אפשרות לתכנות מראש של פקטורים לפעילות מבחינת מדדי זמן ומיקום, באופן שמקדם את הייצור המתועש לרמה אופטימלית. במקביל, מעקב מושלם אחרי פעילות המכשור התעשייתי: מידע מצטבר על רמת הבלאי של האלמנטים השונים במכשיר; אנליזה מתקדמת המספקת צפי לסטייה מהנורמה בפעילות עוד בטרם התרחשותה; וכמובן, חיווי בזמן אמת בנוגע לטיב הפעילות ולעמידה בהגדרות של מהירות הפעולה ודיוק התנועה של המכשור התעשייתי.

ובהקשר זה חשוב לציין שהמנועים נהנים מתנועה מהירה ומדויקת במיוחד המאפשרת חזרתיות גבוהה לפוזיציה מדויקת - ולכן הם פופולריים בענפי ייצור הדורשים פעולות מהירות בדיוק גבוה. על רקע זה, ובשל היותם קלים לתפעול, חסכוניים באנרגיה ובעלי עוצמה עצומה ביחס לגודלם, מנועי הסרוו מובילים את עולם האוטומציה התעשייתית.

מי משתמש במנועי סרוו?

• מנועי סרוו משמשים לתפעול רובוטים ומכשור תעשייתי במגוון תחומים, הן בתעשיית ההייטק והן בתעשיות המסורתיות, הקלות והכבדות. בין היתר ניתן למצוא בתחומים הבאים:
• מוליכים למחצה
• תעשיית הצגים השטוחים (FPD)
• מדפסות תלת ממד
• דפוס דיגיטלי בפורמט רחב
• מכונות CNC
• מערכות השמה (Pick & Place)
• הינע למערכות סריקה אופטית (Machine Display Inspection)
• אריזה
• עיבוד חומרים

מדובר, חשוב לציין, במבחר מייצג בלבד של נישות שבהן שימוש במנועי סרוו הפך לסטנדרט שאין להתפשר עליו. במקביל ניתן למצוא גם בשלל תחומים נוספים כמו, למשל, מכוניות בשלט רחוק, רובוטי-רכב ואפילו מטוסים ומסוקים (המנועים מסייעים להשיג שליטה על זווית הכנף או הרוטור).

ארבעה מהלכי בקרה

יאסקווה – ענקית הטכנולוגיה היפנית שמזה כ-100 שנה נחשבת לחברה המובילה בתחום הרובוטיקה התעשייתית והאוטומציה – מייצרת מדי שנה כ-2 מיליון מנועי סרוו.

מנועים אלה מאפשרים חיבור פשוט לבקרים תעשייתיים באופן המאפשר לבצע מיזוג אידיאלי בין פעולות חומרה ותוכנה, עניין קריטי בתחומים שמשלבים אוטומציה עם עבודת מכנית.

מנועי סרוו נשענים בפעילותם על מערכת בקרת הינע - מכלול של רכיבים שמשלימים זה את זה במטרה ליצור תנועה מדויקת תוך ניצול מקסימלי של תכונות המכשור התעשייתי. מערכת בקרת ההינע משמשת לקידוד ולשליטה במנועי הסרוו ומספקת ארבעה אלמנטים משמעותיים של בקרה עצמית:

• בקרת מומנט (כוח): מערכת הבקרה של מנועי הסרוו שולטת על היקף הזרם המועבר למנוע ובכך משמרת מומנט יציב בהתאם לצרכי המערכת שאותה מתפעל המנוע, תוך חישוב של משתנים חיצוניים.
• בקרת מהירות: המערכת פועלת במהירות שתואמת פקודה שניתנת מראש (באופן אנלוגי או דיגיטלי) ומודדת באופן רציף את יישום הפקודה. במקרה של שינוי במהירות העבודה, המערכת מבצעת תיקון אוטומטי ומחזירה את המתקן לפעילות במהירות המבוקשת.
• בקרת מיקום: מנועי הסרוו מהווים פתרון יעיל למתקנים שנדרשים לבצע פעילות המבוססת על דיוק. בקר תנועה מחשב את פרופיל התנועה, בהתבסס על מהירות ותאוצה הנדרשים למתקן כדי להגיע ליעד מדויק – ובמקרה שנדרש שינוי, המערכת מתקנת באופן אוטומטי כך שהמנוע יגיע ליעד המיקום בדיוק בזמן שהוקצב לו.
• בקרת מרחב: מערכת הבקרה של מנועי סרוו מסוגלת לייצר תנועת אינטרפולציה המשלבת כמות מרובה של צירים, באופן המאפשר תנועה מרחבית של קווים שאינם ישרים בהכרח. התנועה במרחב (שמהווה בסיס לפעילות של מדפסות תלת ממד, למשל) נהנית מבקרה של קואורדינטות המכונה ושל קואורדינטות הצירים עצמן. למעשה, כל זרוע רובוטית עובדת בשילוב של מספר צירי סרוו בתנועת אינטרפולציה.

מנוע קטן – יתרון גדול

יאסקווה, מייצרת ומשווקת מנעד רחב של מנועי סרוו מסדרת Sigma 7, שהולכת וממצבת את עצמה כתקן לפעילות איכותית המשלבת מערכות הינע קומפקטיות בעלות מומנט גבוה ביחס להספק, דיוק גבוה, תנועה חלקה – ולא פחות חשוב, ללא רעשים. המגוון שמייצרת החברה כולל מנועים עם הנעה ישירה (Direct Drive), מנועי סרוו ליניאריים ומנועי סרוו סיבוביים.

כפי שניתן להבין, קיימים לא מעט גורמים שהביאו לכך שמנועי סרוו הפכו לגורם הדומיננטי בקרב הארגונים המובילים בתעשיות השונות ובקרב משתמשים באפליקציות רובוטיות. אם לסכם ניתן למנות כמה אלמנטים בולטים:

• מהירות ודיוק – שתי אבני היסוד לפעילות מתועשת אוטומטית
• אדפטציה – יכולת לתיקון בזמן אמת של מיקומים כדי להשיג תוצר אחוד
• חיווי – מידע בזמן אמת על אופי פעילות המתקן שבו מופעל המנוע
• חיזוי – מודולים שבוחנים דאטה מהמערכת יכולים לאבחן סטיות מהנורמה עוד לפני שהתקלה מתרחשת
• הספק – מנועי סרוו מייצרים מומנט גבוה לעין ערוך ממנוע שגרתי בגודל מקביל
• חיסכון – צריכת החשמל נמוכה יחסית
• שילוב – עבודה שמאזנת בין תוכנה לחומרה ובין יכולות דיגיטליות לתוצרים אנלוגיים

וכך, ניתן לראות כיצד המעבר לשימוש במנועי סרוו בתעשייה מביא ליישום בפועל של תפיסת ההפעלה I³ שיאסקווה מובילה מזה שנים - תפישה הרואה בפעילות התעשייתית הגשמה של שלושה יעדים מרכזיים: Integrated (משולב), Intelligent (מתוחכם) ו-Innovative (חדשני).