Next Step - der Closed Loop Schrittmotor

Closed Loop Systeme
Wenn es um kosteneffiziente Ansteuerung von Achsen mit maximaler Präzision geht, dann ist der Schrittmotor das Maß aller Dinge. Vor allem bei langsamen Bewegungen bietet dieser Antrieb eine Genauigkeit, die auch höchsten Toleranzen genügt. Unter höheren Lasten zeigen sich bei einem normalen Stepper Antrieb aber deutliche Nachteile. Hier kann der Closed Loop Schrittmotor Abhilfe schaffen. Mit einer Reihe an Features verbessert dieser innovative Antrieb die Performance einer automatisierten Umgebung deutlich.
 

Closed Loop Schrittmotor - das Gute besser machen

Schrittmotoren sind in automatisierten Umgebungen nicht mehr wegzudenken. Die preiswerten und präzisen Antriebe sitzen überall dort, wo ein Drehwinkel mit maximaler Präzision angesteuert werden muss. Mit ihren geringen Außenmaßen und ihrer genauen Steuerbarkeit sind normale Schrittmotoren auch in vielen Fällen ausreichend. Sobald von einer Anlage aber eine höhere Leistung abgerufen werden soll, kann der Schrittmotor an seine technischen Grenzen kommen. Dann drohen diese Folgen:
  • Überhitzung des Motors
  • Übersprung eines Schritts
  • Verlust an Präzision
  • erhöhter Verschleiß
  • Reduzierte Lebensdauer
Um dies zu verhindern, wurde der Closed Loop Schrittmotor entwickelt. Hierbei handelt es sich um einen normalen Schrittmotor, der durch einen Drehsensor und einen Regelkreis - den Closed Loop - ergänzt wurde. Mit dieser Erweiterung kann der Schrittmotor auch bei einer Leistungssteigerung noch "Schritt halten".
 

Wie funktioniert der Closed Loop Schrittmotor?

Der vordere Teil von einem Closed Loop Schrittmotor ist ein herkömmlicher Stepper Antrieb. An seiner Rückseite ist zusätzlich ein Drehgeber montiert. Dieser Encoder prüft die Stepps des Schrittmotors nach und meldet sie an die Steuerung. Der Closed Loop Schrittmotor ist damit praktisch ein normaler Stepperantrieb, der durch einen zusätzlichen Regelkreis ergänzt ist. Da diese Regelung äußerst präzise und schnell ist, sind damit sehr interessante Anwendungen möglich. Die größten Vorteile sind folgende:
  • Hohe Energieeffizienz
  • Geringe Wärmeentwicklung
  • Ausgleich von Schrittverlusten
  • Stabil gegenüber Resonanzen
  • Geringere Geräuschentwicklung

Der integrierte Regelkreis ermöglicht dem Closed Loop Schrittmotor immer nur so viel Strom aufzunehmen, wie für den nächsten Schritt gebraucht wird. In den Zwischenschritten bzw. Stillstandszeiten kann die Regelung den Strom ganz abschalten. Gegenüber einem normalen Schrittmotor hat das Closed Loop System damit eine Energieersparnis von bis zu 40 %.

Die geringere Wärmeentwicklung ist eine direkte Folge von der reduzierten Stromaufnahme. Schrittverlusten kann der Closed Loop Schrittmotor auf verschiedenen Wegen begegnen. Für punktuelle Überlasten bieten die Antriebe eine Sicherheitsreserve von 20 %. Übersprünge werden vom Regelkreis registriert und durch eine Pause wieder ausgeglichen. Die Sensorik und der Regelkreis wirken einer Resonanzbildung entgegen. Sobald der Motor damit beginnt sich „aufzuschaukeln“, wird die Drehzahl automatisch aus dem Resonanzbereich gefahren. Der Closed Loop Schrittmotor läuft damit wesentlich ruhiger und geräuschärmer als ein normaler Stepper Antrieb.

Der Closed Loop Schrittmotor im Einsatz

Der Closed Loop Schrittmotor ist ca. 40 % teurer als ein normaler Stepper Antrieb mit vergleichbarer Leistung. Sein Einsatz sollte daher wohlüberlegt sein, damit er seine Vorteile auch optimal einsetzen kann. Dieser Antrieb ist überall dort ideal verwendet, wo er praktisch permanent laufen soll. Dies trifft vor allem auf automatisierte Produktionsumgebungen zu. Typische Einsatzgebiete sind folgende:

  • Pick-and-Place Systeme
  • Förderer mit definierter Bewegung
  • Anwendungen mit wechselnder Belastung
  • Dauerbetriebene Achsensteuerung mit maximaler Präzision

Bei diesen Systemen können normale Schrittmotoren schnell an ihre Grenzen stoßen. Durch seine Energieeffizienz amortisiert sich der Closed Loop Schrittmotor in kürzester Zeit. Das macht seinen Einsatz vor allem bei hohen Belastungen sehr interessant.

Häufig gestellte Fragen

In der Industrie zählt als Erstes die Zuverlässigkeit der Systeme. Dies gilt vor allem in hochkomplexen Umgebungen wie eine automatisierte Produktion mit verketteten Anlagen. In zweiter Linie sind jedoch energiesparende Antriebe sehr wichtig. Wir von CNC-Spezialist wissen daher genau, was unsere Kunden brauchen. Mit unserem großen Angebot und unserer fachkundigen Beratung findet jeder Betreiber genau den Closed Loop Schrittmotor, der für seine Anwendungen optimal ist.

Wir beliefern unsere Kunden mit allem, was sie für ihre automatisierte Umgebung benötigen. Antriebe, Sensorik und Aktoren mit maximaler Präzision und Zuverlässigkeit sind dabei unsere Spezialität. Mit unserem Angebot steigern wir die Produktivität von Produktionsanlagen und senken gleichzeitig ihren Stromverbrauch. Damit bleiben unsere Kunden konkurrenzfähig.

Ein Closed Loop Schrittmotor hat zwar gegenüber einem normalen Stepper Antrieb eine Leistungsreserve von 20 %. Dennoch sollte er stets passend zur Anwendung gewählt sein. Wir von CNC-Spezialist können mithilfe der wichtigsten Informationen wie Drehzahl, Toleranz, Drehmoment und Lastentwicklung für unsere Kunden die optimalen Geräte auswählen. Damit bezahlt der Anwender nur so viel, wie für seine Bedürfnisse erforderlich ist.