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Servoantrieb

Servoantrieb

Prinzipschaltbild Servoantrieb
Prinzipschaltbild Servoantrieb

Wer mit Werkzeugmaschinen zu tun hat, kommt um den Servoantrieb nicht vorbei.

Der Begriff Servoantrieb beschreibt ganz allgemein eine geregelte Einheit aus Servoregler und Servomotor mit Lagesensor. Geregelt bedeutet in diesem Fall, dass der Servoregler die Position vom Servomotor über dessen Lagesensor (Drehgeber) überwacht und bei bedarf korrigiert. Der Motortyp spielt dabei keine Rolle. Es können Drehstrommotoren (asynchron, synchron), Gleichstrommotoren oder auch Schrittmotoren Verwendung finden.

Servomotoren

Gleichstrommotoren

Bis in die 80iger wurden hauptsächlich Gleichstrommotoren in Servoantrieben verwendet. Die Zeit ist also längst vorbei und daher gehen wir auch nicht näher darauf ein.

Synchronmotor mit permanent erregtem Rotor

Mit Einzug der Microelektronik wurden die Gleichstrommotoren durch Syncronmotoren abgelöst. Einer der großen Vorteile von diesem Motortyp besteht im großen Haltemoment im Stillstand, was bei Positionsantrieben sehr wichtig ist. Weiterhin zeichnet er sich durch eine hohe Dynamik aus, welche für Beschleunigung und Verzögerung entscheidend ist. Beides zusammen sind ideale Voraussetzungen für einen Linearantrieb.

Servoregler

Der Servoregler ist dafür zuständig, die Positionierung vom Servomotor sicherzustellen. Eine solche Einheit besteht üblicherweise aus folgenden Baugruppen: Spannungsversorgung, Ausgangsendstufe (Leistungsendstufe), Messwerterfassung, Eingangsinterface.

Spannungsversorgung

Die Spannungsversorgung stellt die nötige Energie für die Ansteuerung für den Servomotor und den Betrieb der Regelelektronik zur Verfügung. Je nach Ausführung, kann die Spannungsversorgung auch in einem separatem Gehäuse untergerbracht sein (Yaskawa nennt das dann Converter und bei Siemens Simodrive heißt es E/R-Modul). Die Spannung für die Ausgangsendstufe kann gerne einige hundert Volt betragen. Hier ist also besondere Vorsicht geboten!

Ausgangsendstufe

Die Ausgangsentstufe ist über eine entsprechend groß dimensionierte Leitung direkt mit den Wicklungen vom Servomotor verbunden. Ein ausgeklügelte Technik erzeugt eine sinusförmige Wechselspannung mit der, der Motor angetrieben wird.

Messwerterfassung

Der mit dem Motor verbundene Drehgeber (Encoder) wird von der Messwerterfassung ausgewertet. So kann der Regler feststellen, ob die angeforderte Bewegung auch tatsächlich ausgeführt wurde.
Mehr über Drehgeber gibts hier.

Eingabeinterface

Das Eingabeinterface stellt die zentrale Verbindung zur Steuerung der Maschine her.