Servoantrieb - Servo drive

Advanced Motion Control - Brushless - Servoverstärker mit Ankeranschluss

Ein Servoantrieb ist ein elektronischer Verstärker, der zum Antrieb elektrischer Servomechanismen verwendet wird .

Ein Servoantrieb überwacht das Rückkopplungssignal vom Servomechanismus und passt sich kontinuierlich an Abweichungen vom erwarteten Verhalten an.

Funktion

Ein Servoantrieb empfängt ein Befehlssignal von einem Steuersystem, verstärkt das Signal und überträgt elektrischen Strom an einen Servomotor , um eine Bewegung proportional zum Befehlssignal zu erzeugen. Typischerweise repräsentiert das Befehlssignal eine gewünschte Geschwindigkeit, kann aber auch ein gewünschtes Drehmoment oder eine gewünschte Position repräsentieren. Ein am Servomotor angebrachter Sensor meldet den aktuellen Status des Motors an den Servoverstärker zurück. Der Servoverstärker vergleicht dann den aktuellen Motorstatus mit dem befohlenen Motorstatus. Es ändert dann die Spannung, Frequenz oder Impulsbreite des Motors, um jede Abweichung vom befohlenen Status zu korrigieren.

In einem richtig konfigurierten Steuersystem dreht sich der Servomotor mit einer Geschwindigkeit, die dem Geschwindigkeitssignal, das der Servoantrieb vom Steuersystem empfängt, sehr nahe kommt. Mehrere Parameter wie Steifigkeit (auch als Proportionalverstärkung bekannt), Dämpfung (auch als Differenzialverstärkung bekannt) und Rückkopplungsverstärkung können angepasst werden, um diese gewünschte Leistung zu erzielen. Das Anpassen dieser Parameter wird als Leistungsoptimierung bezeichnet .

Obwohl viele Servomotoren einen Antrieb erfordern, der für diese bestimmte Motormarke oder dieses Modell spezifisch ist, sind jetzt viele Antriebe erhältlich, die mit einer Vielzahl von Motoren kompatibel sind.

Digital und Analog

Die meisten in der Industrie verwendeten Servoantriebe sind digital oder analog. Digitale Laufwerke unterscheiden sich von analogen Laufwerken durch einen Mikroprozessor oder Computer, der eingehende Signale analysiert und gleichzeitig den Mechanismus steuert. Der Mikroprozessor empfängt einen Impulsstrom von einem Codierer, der Parameter wie die Geschwindigkeit bestimmen kann. Durch das Variieren des Pulses oder Blips kann der Mechanismus die Geschwindigkeit anpassen, was im Wesentlichen einen Geschwindigkeitsreglereffekt erzeugt. Die sich wiederholenden Aufgaben eines Prozessors ermöglichen eine schnelle Selbstanpassung eines digitalen Antriebs. In Fällen, in denen sich Mechanismen an viele Bedingungen anpassen müssen, kann dies praktisch sein, da sich ein digitaler Antrieb mit geringem Aufwand schnell verstellen kann. Ein Nachteil digitaler Antriebe ist der hohe Energieverbrauch. Viele digitale Laufwerke installieren jedoch Kapazitätsbatterien, um die Batterielebensdauer zu überwachen. Das gesamte Rückkopplungssystem für einen digitalen Servoantrieb ist wie ein analoges System, außer dass ein Mikroprozessor Algorithmen verwendet, um die Systembedingungen vorherzusagen.

Analoge Antriebe steuern die Geschwindigkeit über verschiedene elektrische Eingänge, normalerweise ±10 Volt. Analoge Antriebe werden oft mit Potentiometern eingestellt und verfügen über einsteckbare „Personality Cards“, die auf bestimmte Bedingungen voreingestellt sind. Die meisten analogen Antriebe arbeiten mit einem Tachogenerator, um eingehende Signale zu messen und einen resultierenden Drehmomentbedarf zu erzeugen. Diese Drehmomentanforderungen erfordern abhängig von der Rückkopplungsschleife Strom im Mechanismus. Dieser Verstärker wird als Vierquadrantenantrieb bezeichnet, da er in beiden Drehrichtungen beschleunigen, verzögern und bremsen kann. Herkömmliche analoge Laufwerke verbrauchen weniger Energie als digitale Laufwerke und können in bestimmten Fällen eine sehr hohe Leistung bieten. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, bieten analoge Antriebe Konsistenz mit minimalem „Jitter“ im Stillstand. Einige analoge Servoantriebe benötigen keinen Drehmomentverstärker und verlassen sich auf Geschwindigkeitsverstärker für Situationen, in denen die Geschwindigkeit wichtiger ist.

Einsatz in der Industrie

OEM-Servoantrieb von INGENIA installiert auf einer CNC-Fräsmaschine, die einen Faulhaber-Motor steuert

Servosysteme können unter anderem in der CNC- Bearbeitung, Fabrikautomation und Robotik eingesetzt werden. Ihr Hauptvorteil gegenüber herkömmlichen Gleichstrom- oder Wechselstrommotoren ist die zusätzliche Motorrückführung. Diese Rückmeldung kann verwendet werden, um unerwünschte Bewegungen zu erkennen oder die Genauigkeit der befohlenen Bewegung sicherzustellen. Die Rückmeldung wird im Allgemeinen von einer Art Codierer bereitgestellt. Servos haben bei konstanter Drehzahländerung eine bessere Lebensdauer als typische AC-gewickelte Motoren. Servomotoren können auch als Bremse wirken, indem sie erzeugte Elektrizität vom Motor selbst abzweigen.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Handbuch Servoantrieb
  2. ^ "Antriebstechnologien" (PDF) .
  3. ^ RcHelpDotCom (2011-05-02), Analog vs Digital Servos, Was ist der Unterschied , abgerufen am 14.02.2019