Was ist ein Servoverstärker?
Ein Servoverstärker ist ein Steuergerät, das einen Servomotor steuert. Ein Servomotor ist ein Motor mit einem eingebauten Encoder, der den Drehwinkel erfasst. Der Encoder meldet die Verschiebung an den Servoverstärker zurück.
Die Steuerung durch den Servoverstärker und die hochpräzise Drehbewegung des Servomotors ermöglichen FA-Geräten verschiedener Hersteller eine fortschrittliche Antriebssteuerung. Servoverstärker werden von einigen Herstellern auch als Servotreiber bezeichnet.
Anwendungen von Servoverstärkern
Servoverstärker werden in einer Vielzahl von FA-Geräten zum Antrieb von Servomotoren verwendet. Sie werden in einer Vielzahl von Fertigungsverfahren für Transportmittel, Industrieanlagen, elektronische Bauteile und Kunststoffteile eingesetzt.
Im Folgenden sind Beispiele für industrielle Anwendungen aufgeführt:
- Steuerung von Servomotoren, die in Pressen zum Antrieb von großen Werkzeugen für Automobilanwendungen eingesetzt werden
- Steuerung von Servomotoren zum Antrieb von Vergnügungseinrichtungen (Achterbahnen, Schieber usw.)
- Steuerung von Servomotoren, die für den Antrieb von Werkzeugmaschinen und kooperativen Robotern verwendet werden
- Steuerung von Be- und Entlademaschinen in automatischen Lagern
Als Haushaltsgeräte können sie in Staubsaugerrobotern eingesetzt werden.
Funktionsweise von Servoverstärkern
Die grundsätzliche Funktionsweise von Servoverstärkern ähnelt dem von Wechselrichtern. Zunächst wird die empfangene Wechselstromleistung in Gleichstrom umgewandelt. Häufig wird eine PWM-Steuerung verwendet.
Der Hauptunterschied zu Umrichtern besteht darin, dass sie die Verlagerung eines gepaarten Servomotors aufnehmen. Servomotoren sind häufig Permanentmagnet-Synchronmotoren, außer bei großen Leistungen. Der Strom in der Statorspule wird in ein Magnetfeld umgewandelt, das einen Rotor mit Dauermagneten in Drehung versetzt.
Servomotoren sind mit einem Geber ausgestattet, der den Drehwinkel und die Drehzahl des Motors an den Servoverstärker zurückmeldet. Der Servoverstärker empfängt die Positionsinformationen des Motors und steuert den Motor in Echtzeit, um ihn in einer bestimmten Position anzuhalten. Die Regelungsmethoden lassen sich grob in zwei Typen einteilen, nämlich in Steuerung mit offenem Regelkreis und in Steuerung mit geschlossenem Regelkreis. Servoverstärker sind Geräte, die einen geschlossenen Regelkreis verwenden.
1. Offener Regelkreis
Hierbei handelt es sich um eine Steuerung, bei der es keine Rückkopplung gibt und die Steuerung offen für die Reaktion auf den Sollwert ist. Ein typisches Beispiel ist ein Schrittmotor, der ohne Rückmeldung des tatsächlichen Drehwinkels und des Geschwindigkeitssignals des Rotors gesteuert werden kann.
2. Geschlossener Regelkreis (closed-loop)
Der geschlossene Regelkreis (closed loop) ist eine Regelungsart mit Rückführung. Das Ausgangssignal des Steuergeräts meldet Daten wie den Weg der zu steuernden Maschine an das Steuergerät zurück, das ständig die Eingangs- und Ausgangswerte vergleicht und das Gesamtbetriebsvolumen an die beiden Werte anpasst.
Da es eine breite Palette von Servoverstärkern verschiedener Hersteller gibt, ist es notwendig, einen Satz von Servoverstärkern und Servomotoren des richtigen Typs für die Betriebsumgebung und die Anforderungen an die Ausrüstung auszuwählen.
Weitere Informationen über Servoverstärker
Ursprung des Servoverstärkers
Servoverstärker haben ein Ursprungskonzept. Der Ursprung ist der Verschiebungspunkt, an dem der Drehwinkel des Servomotors Null ist. Bezogen auf den Nullpunkt werden der Verfahrweg und der Drehwinkel des Servomotors berechnet und ausgegeben. Servoverstärker können den Ursprung entweder als absolute Position verwenden oder den Ursprung von Fall zu Fall bestimmen.
Bei der Verwendung der absoluten Position merkt sich der Servoverstärker intern die Ursprungsposition des Servomotors, auch wenn die Stromversorgung ausgeschaltet wird. Der Servomotor arbeitet nach dem Wiedereinschalten so, wie er vorher gearbeitet hat, und spart so den Aufwand, den Nullpunkt neu einzustellen. Wenn jedoch die Last auf der Motorwelle durchrutscht oder der Motor ausgetauscht wird, ist der Ursprung nicht mehr ausgerichtet und muss neu eingestellt werden.
Wenn der Nullpunkt jedes Mal neu eingestellt werden muss, muss der Nullpunkt immer gefunden und eingestellt werden, bevor die Maschine in Betrieb genommen wird. Während vor der Inbetriebnahme eine Vorarbeit erforderlich ist, kann der Nullpunkt beim Auswechseln von Teilen leicht eingestellt werden.