Servomotoren sind vielseitig einsetzbar. Wir wollen herausfinden, wo sie eingesetzt werden. Zunächst das Prinzip und die Funktion des Motors.

Für Einsteiger in die industrielle Automatisierung oder den Maschinenbau: Was genau ist ein Servomotor?

Ganz einfach: Der Motor kann den Drehwinkel präzise berechnen und eine Positionsrückmeldung in Echtzeit liefern. Wird der Motor in Echtzeit überwacht? Der Encoder überwacht den Motor.

Die Eigenschaften eines Servomotors sind sehr charakteristisch und bestimmen, in welchen Geräten er eingesetzt wird.

1. Hohe Präzision. Hohe Präzision ermöglicht die Positionsregelung.

2. Schnelles Ansprechverhalten des geschlossenen Regelkreises. Schnelles Ansprechverhalten ermöglicht die Steuerung von Frequenz und Kraft.

3. Die gesamte Motorbewegung wird gesteuert. Anschließend kann der gesamte Motor über ein digitales Signal oder Impulssignal programmiert werden, um die Steuerung zu realisieren. Das bedeutet komplexe Bewegungen.

Sie verstehen das nicht? Dann werden Sie es verstehen. Wir erläutern die drei wichtigsten Funktionen, die sich in verschiedenen Bewegungen im industriellen Bereich umsetzen lassen.

1. Funktion: Positionssteuerung.

Da die Positionssteuerung eine sehr präzise Ausrichtung ermöglicht, sind Etikettieren, Laminieren von zwei Produkten und die Herstellung von Werbetischen nicht möglich. Ist es möglich, mehrere Produkte gleichzeitig zu steuern, um eine gleichmäßige Bewegung zu erzeugen, z. B. die Lichtkugel über der Bühne? Ist eine hohe Genauigkeit bei Druckmaschinen, horizontalem und vertikalem Nähen oder Sägen möglich?

Wenn also Geräte mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit arbeiten, sollten wir zunächst über den Einsatz eines Servomotors nachdenken. Im endgültigen Produktdesign hängt der Einsatz von Servomotoren oder Schrittmotoren von den Kosten und den Genauigkeitsanforderungen ab.

Die Genauigkeit von Servomotoren ist deutlich höher als die von Schrittmotoren. Ein Servomotor mit 17-Bit-Encoder erreicht eine 600-mal höhere Genauigkeit als ein herkömmlicher Schrittmotor.

Zu den Geräten, die hauptsächlich mit Servopositionierung arbeiten, gehören:

Quilt- und Steppmaschinen, Druckmaschinen, Dosiermaschinen, Laminiermaschinen, Etikettiermaschinen, Prüf- und Fördertische in der Elektronikfertigung, verschiedene Arten von Übertragungsleitungskörpern, Verschiebemaschinen und verschiedene Anwendungen von fliegenden Scheren.

Der aktuellste Servomotor für Maskenmaschinen im Jahr 2020 ist ein 750-W-Servomotor, der über eine SPS oder einen Motion Controller gesteuert wird. Die Hauptfunktion ist die Spannungsregelung (eine erweiterte Version der Positionsregelung), die durch die Bewegung des Maskenrohmaterialstreifens erreicht wird.

Viele, die sich gerade mit diesem Thema beschäftigen, fragen sich bei der Betrachtung von Geräten mit Servoantrieb, ob die Verarbeitungsgenauigkeit besonders hoch sein muss. Wenn keine hohe Genauigkeit erforderlich ist, reichen Schrittmotoren grundsätzlich aus.

2. Funktion 2: Anwendungen im Bereich der geschlossenen Regelkreise.

Tatsächlich lässt sich bei der schnellen Reaktion von Regelkreisen zunächst an verschiedene Ventil- und Schalteranwendungen denken, nicht wahr?

Herzlichen Glückwunsch, Sie haben die richtige Antwort gegeben.

Nehmen wir uns unser neuestes Beatmungsgerät an, das Luft und Sauerstoff mischt und Servoventile verwendet.

Wir haben als erstes Anwendungsgebiet eine Vielzahl von Werkzeugmaschinen entdeckt, bei denen häufige Geschwindigkeits- oder Positionsänderungen auftreten. Servomotoren werden zur Antriebssteuerung eingesetzt.

Beispiel: Alle Achsen von 5-Achs-Werkzeugmaschinen sind servoangetrieben und dienen hauptsächlich der Positionsregelung. Der zweitgrößte Anwendungsmarkt ist der Industrierobotermarkt. Industrieroboter verwenden sechs Servomotoren, deren präzise Steuerung und hohe Reaktionsfähigkeit sehr hoch sind.

In der entsprechenden Schnellanwendung von Geräten wie: Drehen, Fräsen, Schleifen, CNC-Werkzeugmaschinen, Servo-Revolverstanzen, Biegemaschinen, Laserschneidmaschinen usw. Es gibt alle Arten von Industrierobotern, kollaborativen Robotern und AGV-Wagen, die Servomotoren verwenden.

3. Drei Merkmale: Präzise Steuerung kontinuierlicher Bewegungen.

Diese Funktion ist im Wesentlichen eine Weiterentwicklung der ersten beiden. Beispiel: Eine 2000-Tonnen-Servopresse kann einen Druck von über 20.000 Nm erzeugen und in Echtzeit steuern. Dies ist die Servosteuerung.

Ein weiteres Beispiel: Drahtschneidemaschinen, die in der Stein- und Polysiliziumindustrie und anderen Branchen weit verbreitet sind. Sie sind ein typisches Beispiel für die Fähigkeit zur präzisen Steuerung kontinuierlicher Hin- und Herbewegungen.

Um die Anwendung von Servomotoren allgemein zu erläutern: Die gesteuerte Ausgangskraft (im Fachjargon Drehmoment genannt) kann groß oder klein sein, während die Kraft sehr gleichmäßig ansteigt und abfällt. Das heißt, nicht nur das Endergebnis, sondern auch der Prozess kann punktgenau gesteuert werden.

Die Auswahl von Servomotoren ist wie folgt:

Servomotoren können in vielen Bereichen eingesetzt werden, in denen Servomotoren konstante Geschwindigkeit und konstante Leistung erfordern.

Tatsächlich sind die konstante Drehzahl und Leistung des Servomotors die Parameter, die erst bei der Auswahl berücksichtigt werden.

Um es etwas einfacher zu machen: Wenn Sie ein Gerät entwerfen möchten und bereits Parameter wie die Produktionsfrequenz des Geräts und anderer elektrischer Geräte kennen, wenden Sie sich einfach direkt an einen Servomotorenhersteller. Lassen Sie sich die passenden Adapter direkt empfehlen. So sparen Sie sich den Aufwand für Berechnungen.

Wenn Sie die Auswahl des Servomotors selbst berechnen möchten, müssen Sie grundsätzlich das erforderliche Drehmoment kennen.

Im Allgemeinen ist bei der Gerätekonstruktion ein allgemeines Verständnis des benötigten Drehmoments erforderlich. Schließlich möchten Sie das Gerät bearbeiten und die benötigte Kraft kann anhand von Erfahrungswerten berechnet werden. (Sie können nicht rechnen, d. h. Sie sind ein leeres Blatt Papier und lernen langsam.)

Berücksichtigen Sie Drehmoment, Motorleistung und Drehmomentberechnungsformel.

T = 9550 P / n

Dabei ist:

P die Leistung (kW); n die Nenndrehzahl des Motors (U/min); T das Drehmoment (Nm).

Das Ausgangsdrehmoment des Servomotors muss größer sein als das von der Arbeitsmaschine benötigte Drehmoment. In der Regel ist ein Sicherheitsfaktor erforderlich.

Formel für die mechanische Leistung: P = T * N / 97500

P: Leistung (Einheit W); T: Drehmoment (Einheit g/cm); N: Drehzahl (Einheit U/min).

Wie sieht die Servoauswahl in der Praxis aus?

In der Praxis wenden Sie sich an den Hersteller des Servomotors, der die Parameter der Anlage berücksichtigt. Der Vertriebsingenieur des Herstellers prüft, welcher Motor in Bezug auf Drehzahl und Drehmoment am besten geeignet ist. Führen Sie anschließend einen Feldtest durch und prüfen Sie anhand der tatsächlichen Parameter, ob der Servomotor für die Anwendung geeignet ist. Ist beispielsweise die Trägheit für diesen Einsatzzweck zu groß, sollte er durch einen Servomotor mit geringerer Trägheit ersetzt werden. Beispielsweise wird in der Feldeinsatzbeurteilung die Verwendung dieses Ortes, die Notwendigkeit einer Haltebremse, mit Öldichtungen usw. gesehen. Eine Servoauswahl ist grundsätzlich nicht vorhanden.