Was ist ein AC-Servomotor?
Ein AC-Servomotor ist ein Aktuator, der ein elektrisches Befehlssignal von einer übergeordneten Steuerung in eine physikalische Bewegung umsetzt.
Ein Beispiel wäre die Bewegung eines Roboterarms in eine bestimmte Position. Das Wort Servo in Servomotoren bedeutet, dass sie sich getreu dem Befehl bewegen, und AC-Servomotoren können durch elektrische Steuerung eine präzise Drehposition, Geschwindigkeit und Kraft erreichen.
Zu den Motoren gehören Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren und Impulsmotoren, aber AC-Servomotoren werden als Wechselstrommotoren klassifiziert, und die meisten Motoren für die Positions- und Geschwindigkeitssteuerung, die derzeit verwendet werden, insbesondere im Bereich der Fabrikautomation (FA), sind AC-Servomotoren.
Anwendungen von AC-Servomotoren
AC-Servomotoren werden in Automatisierungssystemen eingesetzt, wenn physische Arbeit erforderlich ist, insbesondere in industriellen Produktionsstätten, wo hohe Präzision erforderlich ist.
So verwenden Industrieroboter in der Automobilproduktion AC-Servomotoren, um die Roboterarme zu bewegen und Aufgaben wie Schweißen und Lackieren auszuführen. Sie tragen auch zu einer hohen Produktivität und hochpräzisen Positionierung in Anlagen zur Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristallen, zur Montage von elektronischen Bauteilen und zur Herstellung von LEDs usw. bei. In bekannten Situationen werden sie auch in Bahnsteigtüren in Bahnhöfen und in beweglichen Teilen von medizinischen Geräten eingesetzt.
Funktionsweise der AC-Servomotoren
Am Rotor (Läufer), dem rotierenden Teil des Motors, sind Dauermagnete angebracht, und an der Welle, der Mittelachse des Rotors, ist ein Geber (Encoder) angeschlossen, der den Drehwinkel und die Drehzahl erfasst.
Der Rotor ist von einer Lackdrahtspule umgeben, die um einen Stator (Ständer) gewickelt ist, der aus einem Eisenkern besteht, der aus elektromagnetischen Stahlblechen geschichtet ist. Auf der Grundlage dieser Signale versorgt der Servoverstärker den Motor mit Strom und treibt ihn an.
Die Genauigkeit des AC-Servomotors wird durch einen im Motor selbst installierten Detektor erreicht, der die Anzahl der Umdrehungen und den Drehwinkel erfasst und Rückmeldesignale an den Servoverstärker sendet.
Durch den Vergleich der Signale von der Steuerung mit den Rückmeldesignalen unterstützt der Servoverstärker den genauen Betrieb des Motors.
Weitere Informationen zu AC-Servomotoren
1. Wie unterscheidet man zwischen AC-Servomotoren und Schrittmotoren?
Es gibt viele verschiedene Arten von Motoren, die je nach Anwendung und Bedingungen auf unterschiedliche Weise eingesetzt werden müssen. AC-Servomotoren und Schrittmotoren sind zwei der am häufigsten verwendeten Motoren für den industriellen Einsatz. Beide Motoren sind in der Lage, eine hochpräzise Positionierung zu steuern, aber jeder hat seine eigenen Merkmale in Bezug auf den Aufbau und das Funktionsprinzip.
Schrittmotoren
Schrittmotoren, auch als Impulsmotoren bekannt, sind Motoren, die sich als Reaktion auf Impulssignale schrittweise bewegen, wobei die Anzahl der Impulse den Drehwinkel bestimmt, was eine genaue Positionierung ermöglicht. Die Drehgeschwindigkeit ist proportional zur Geschwindigkeit des Impulssignals.
Da sie kompakt sind und ein hohes Drehmoment erzeugen, verfügen sie über eine hervorragende Beschleunigung und Reaktionsfähigkeit und eignen sich für Anwendungen, die eine häufige Wiederholung von Start- und Stoppvorgängen erfordern, haben aber folgende Nachteile:
- Der minimale Schrittwinkel beträgt etwa 0,72° im Drehwinkel (1/5000 bei 1 Umdrehung).
- Die Steuerung erfolgt im offenen Regelkreis, und wenn ein Schrittfehler auftritt, kehrt der Motor nicht in seine ursprüngliche Position zurück.
AC-Servomotor
AC-Servomotoren sind mit einem Encoder ausgestattet, der Drehzahl und Position erfasst und diese Daten an die Motorsteuerung weiterleitet, um eine genaue Positionierung zu gewährleisten. Je nach Leistung des Encoders haben viele Modelle eine Auflösung von 1 / 5 000 rpm @ 1 rpm oder besser.
Servomotoren haben eine stabile Drehmomentcharakteristik von niedrigen bis zu hohen Geschwindigkeitsbereichen, wodurch sie sich für Anwendungen eignen, bei denen hohe Geschwindigkeiten über relativ lange Strecken erforderlich sind.
2. Bremsen von AC-Servomotoren
Um die Sicherheit von Industrieanlagen wie Antrieben mit Wechselstrommotoren zu gewährleisten, sind einige Beispiele mit Bremsen ausgestattet, die den Motor im Notfall anhalten, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird oder ein Fehler auftritt. Es gibt zwei Haupttypen von Bremsen.
Bremsen
Die eine wird als Bremse bezeichnet, die die Bremskraft erzeugt, indem sie große Mengen an Trägheitsenergie als Wärme in einem Widerstand oder als regenerative Energie verbraucht, die über einen Servoverstärker als elektrische Energie in die Stromversorgung zurückgeführt wird. Die Methode, bei der Wärme verbraucht wird, wird als dynamische Bremse bezeichnet und die Methode, bei der die Energie als elektrische Energie wiederverwendet wird, als regenerative Bremse, aber beide dienen nur der Verzögerung und haben keine Haltefunktion.
Mechanische Bremsen
Die andere Art von Bremse ist die mechanische Bremse, eine vertikal angetriebene Auf- und Abwärtsvorrichtung, die im Falle eines Stromausfalls einen Absturz verhindern soll.
Bei einer stromlos betätigten elektromagnetischen Bremse fällt die Bremse ein, wenn der Strom ausfällt, und hält die Maschine im Stillstand.