Drehzahl und präzise Steuerung mit dem Servomotor
Der Servomotor und seine Eigenschaften
Ein normaler Asynchronmotor ist ein guter Antrieb für Anwendungen, bei denen es auf Kraft aber nicht auf Präzision ankommt. Propeller, Mixer oder Schwungscheiben benötigen keinen definierten Anstellwinkel. Der Servomotor wird aber überall dort benötigt, wo neben einer hohen Kraft und Geschwindigkeit auch eine präzise Steuerbarkeit erforderlich ist. Typische Anwendungen für diese Motoren sind:
- Vortriebe für CNC-Bearbeitungsmaschinen
- Antriebe für Roboter-Greifarme
- präzise fahrende und stoppende Förderbänder
- Stellmotoren für Ausrichtsysteme
Sie sind vor allem in verketteten Systemen unverzichtbar. Um die Übergabe eines Produktes von einer Produktionsmaschine zur nächsten stets so präzise wie möglich zu halten, ist der Servomotor die richtige Wahl. Gleichzeitig kann dieser Elektromotor sehr hohe Drehgeschwindigkeiten und ein großes Drehmoment entwickeln. Damit sind sie an vielen Stellen einsetzbar, wo bislang nur konventionelle Asynchron-Motoren verwendet wurden.
Wie ist ein Servomotor aufgebaut?
Ein Elektromotor besteht immer aus Rotor und Stator. Bei den meisten Antrieben dieser Art sitzt der Stator außen und der Rotor innen. Der umgekehrte Fall, der sogenannte Außenläufer, ist relativ selten und kommt nur bei speziellen Anwendungen, beispielsweise Deckenventilatoren, zum Einsatz. Bei Asynchron-Elektromotoren sind die Wicklungen vom Stator breit über mehrere Nuten verteilt. Die Magnetfelder werden in diesen Statoren überlappend aufgebaut. Dies gewährleistet über das gesamte Drehzahlband einen besonders ruhigen Lauf des Rotors.
Bei einem Servomotor bestehen die Spulen des Stators aus einzelnen Paketen. Die Magnetfelder sind klar voneinander abgegrenzt und lassen sich einzeln ansteuern. Darüber hinaus haben einzelnen Motoren folgende Bauteile:
- Inkrementalgeber
- Steuerung
- Positionssensoren
Diese Komponenten formen das Servo-System, welches präzise Ansteuerungen von Winkeln ermöglicht und gleichzeitig eine permanente Rückmeldung an die zentrale Steuerung gibt. Damit sind voll integrierte Servomotoren hochgenau regelbar.
Umgang mit dem Servomotor
Der moderne Servomotor bietet einen hohen Leistungsbereich. Er erreicht eine so hohe Drehzahl und ein so großes Drehmoment, dass dieser Antrieb auch für schwere Belastungen verwendbar ist. Der Rotor der Motoren wird meistens aus hochwertigen Neodym-Permanentmagneten gefertigt. Das ermöglicht besonders schlanke Bauweisen mit hohen Leistungswerten. Da nur der Stator erregt wird, hält sich auch die Temperaturentwicklung im Gehäuse in vertretbaren Grenzen. Die geringen Wärmeverluste hat einen weiteren positiven Nebeneffekt: sparsam Energieverbrauch. Beim Einbau oder Neuausrichtung der Antriebe sind definierte Absteckpositionen hilfreich. Mit ihrer Hilfe kann die Steuerung des Motors in eine Nullposition setzen. Diese ist anschließend wieder der Startpunkt für jede weitere Positionierung. Diese Motoren sind leicht zerlegbar und lassen sich schnell wieder instand setzen. Ihr Einbau wird stets so einfach wie möglich gehalten, um im Schadensfall einen schnellen Austausch zu gewährleisten. Damit werden sie zum Garanten für eine kontinuierliche automatisierte Fertigung bei höchster Produktivität.
Häufig gestellte Fragen
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