Servomotoren

Servomotoren sind spezielle Elektromotoren: Sie ermöglichen eine Kontrolle der Motorwellen-Winkelposition sowie der Beschleunigung und der Drehgeschwindigkeit. Solche Motoren sind Elektromotoren einem zusätzlichen Sensor zur Positionsbestimmung.3417_09_Servogetriebe

Funktionsweise der Servomotoren

Die vom Sensor erfasste Drehposition der Motorwelle übermittelt dieser kontinuierlich an eine außerhalb des Motors angebrachte Regelelektronik. Dabei handelt es sich um den genannten Servoregler. Dieser regelt die Motorbewegung entsprechend der eingestellten Sollwerte. Das sind die Solldrehzahl und die Soll-Winkelposition der Welle. Es gibt solche Funktionen auch bei elektrischen Schrittmotoren, die aber nicht über die Sensorik und den Regelkreis verfügen. Dadurch haben sie besonders bei hohen Lasten gewisse Nachteile gegenüber einem Servomotor. Ein Servoantrieb besteht aus dem Servomotor und seinem Servoregler. Der Regelkreis ist geschlossen, er erlaubt eine Regelung nach dem Momentum, der Geschwindigkeit oder der Position. Kombinationen sind durch Schachtelungen der Regelkreise möglich, um den Motor an verschiedenste Anwendungen anpassen zu können. Seinen Namen hat der Servomotor von seinem traditionellen Einsatzgebiet als Hilfsantrieb, das lateinische Wort servus heißt Diener. Es handelt sich bei dieser Bezeichnung nicht um die Beschreibung eines physikalischen Wirkprinzips wie etwa beim DC- oder Induktionsmotor. Servomotoren können Gleichstrom-, Asynchron- oder Synchronmotoren sein, es kommt jede Art von Elektromotor infrage. Unterschieden werden sie von anderen Motoren durch ihre Ansteuerung im geschlossenen Regelkreis. Andere Motoren werden mit anderen technologischen Lösungen angesteuert.

 

Aufbau von Servomotoren

Für das genaue Erfassen der Rotorposition verfügt jeder Servomotor über eine Messeinrichtung, welche die jeweils aktuelle Position bestimmt. Das kann zum Beispiel der zurückgelegte Drehwinkel in Bezug auf die Anfangsposition sein. Die Messung erfolgt mittels Drehgeber. Gängige Varianten von Drehgebern sind:

  • Absolutwertgeber
  • Inkrementalgeber
  • Resolver

 

 

Über die elektronische Regelung erfolgt ein Abgleich des Gebersignals mit dem vorgegebenen Positionssollwert. Bei einer Abweichung steuert die Regelung den Motor in die Richtung mit dem geringsten Fahrweg zum Sollwert. Dadurch verringert sich die Abweichung. Diese Prozedur wiederholt die Regelung, bis die Toleranzgrenzen des Sollwerts erreicht wurden. Dieses Regelverfahren beschreibt mit der Positionsregelung den einfachsten Fall, doch es lassen sich auch das Drehmoment und die Geschwindigkeit regeln. Das ermöglicht unter anderem bei schwankenden Lasten gleichmäßige Fahrprofile. Sollte der Servomotor ein Synchron- oder Asynchronmotor sein, sorgt unterhalb des Geschwindigkeits- und Positionsreglers ein Vektorregler für die Einprägung des Drehmoments.

 

 

Wo kommen Servomotoren zum Einsatz?
Die Anwendungsfelder sind ungemein vielfältig. Zu nennen wären unter anderem (ohne Anspruch auf Vollständigkeit):

  • industrielle Anlagen
  • Werkzeugmaschinen
  • Industrieroboter
  • Verpackungsmaschinen
  • Servos des Modellbaus (ferngesteuerte Flug-, Fahrzeug- oder Schiffsmodelle)
  • Anzeigegeräte des Militärs und des Flugwesens

 

Ein Servomotor lässt sich in eine Prozessrechnerperipherie integrieren. Zu diesem Zweck ist er Bestandteil eines Moduls mit Feldbusschnittstelle, unter anderem mit CANopen nach DS 301 und DSP 402. In der Automatisierung fungiert er damit als Kompaktantrieb. Auch mit einem Profibus DP Interface kann der Motor ausgestattet sein (nach PROFIdrive-Profil, dem modularen Geräteprofil für Antriebsgeräte, das verschiedene Hersteller und Anwender nach 1990 gemeinsam entwickelt haben). Solche Motoren geben Leistungen von rund 41 bis 502 Watt ab, womit sie ausschließlich den Kleinleistungsbereich abdecken.

Mehr Informationen zum Servomotor finden Sie auf https://antrimon.com/shop/Motoren-Antriebe/Servomotoren/

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