Was ist ein Servomotor?


Definition eines Servomotors

Der Begriff "Servo" bezieht sich auf den Steuermechanismus und kommt von "servus", dem lateinischen Wort für Sklave. Servomotoren haben ihren Namen von der Tatsache, dass man sich darauf verlassen kann, dass sie "genau nach Anweisung" arbeiten.
Ein Motor, der Parameter wie Position und Geschwindigkeit steuern kann, wird als Servomotor bezeichnet, unabhängig davon, wie diese Steuerung erreicht wird. Daher umfasst der Begriff manchmal auch Schrittmotoren und kernlose Motoren. Im Kontext unserer Intentionen hier wird ein Servomotor jedoch als ein Motor mit einem Encoder (Drehbewegungsdetektor) und einem Antrieb definiert, der die Informationen dieses Encoders zur Steuerung von Geschwindigkeit und Position (Drehwinkel) verwendet.
Unterschiede zwischen Servomotoren und Schrittmotoren Wie Servomotoren können auch Schrittmotoren ihren Drehwinkel in Abhängigkeit von externen Eingaben steuern. Sie können daher auch für die Positionierung von Maschinen und ähnliche Anwendungen eingesetzt werden. Es gibt jedoch zahlreiche Unterschiede zwischen diesen beiden Motortypen.

1. Steuerungsmechanismus

Servomotoren verfügen über einen Encoder (Drehbewegungsdetektor), der ihre Drehposition lokalisiert und eine Regelung der Motorposition ermöglicht. Auf diese Weise wird eine präzise Anhaltegenauigkeit gewährleistet, und der Motor ist in der Lage, im Falle einer Abweichung von der Motorposition zum Zeitpunkt des Anhaltens in seine ursprüngliche Position zurückzukehren. Im Gegensatz dazu steht bei Schrittmotoren der Drehwinkel des Motors im Verhältnis zur Anzahl der Eingangsimpulse. Daher steuert er die Position anhand der Anzahl der von der Steuerung empfangenen Eingangsimpulse. Damit entfällt zwar die Notwendigkeit eines Positionssensors, aber auch die Möglichkeit, Positionsabweichungen zu erkennen. Unerwartete Laständerungen können beispielsweise dazu führen, dass der Motor desynchronisiert wird (d. h., der Motor dreht sich in einem anderen Winkel als dem vom Eingang vorgegebenen).


2. Drehmoment und Geschwindigkeit

Servomotoren können bei hohen Drehzahlen betrieben werden und bieten ein zuverlässiges Drehmoment über einen breiten Drehzahlbereich von niedrig bis hoch. Schrittmotoren können bei niedrigen Geschwindigkeiten ein hohes Drehmoment liefern, aber ihr Drehmoment nimmt mit steigender Geschwindigkeit ab, so dass sie für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb weniger geeignet sind.

3. Kosten

Da Servomotoren einen Drehgeber und einen Servocontroller (Treiber) benötigen, sind sie teurer als Schrittmotoren.


Geschichte der Servomotoren

Seit den 1950er Jahren wuchs in den Vereinigten Staaten das Interesse an der Fabrikautomation, zunächst in Bereichen wie Förderbändern, automatischen Maschinen und Industrierobotern. Frühe automatisierte Maschinen und Industrieroboter tendierten dazu, hydraulische oder pneumatische Techniken zur Steuerung der Positionierung von Aktuatoren zu verwenden, aber sie litten unter Problemen in Bezug auf Genauigkeit, Betriebssicherheit, zugehörige Rohrleitungen, Hydrauliköl oder Luftleckagen.
In den 1950er und 1960er Jahren, als sich die Technologie weiterentwickelte, wurden zunehmend Gleichstrom-Servomotoren in Industrieroboter eingebaut, um die problematischen hydraulischen und pneumatischen Mechanismen zu ersetzen.
Mit den Fortschritten bei den Industrierobotern wurden auch große technologische Fortschritte bei den Servomotoren erzielt. AC-Servomotoren kamen in den 1980er Jahren auf den Markt. Zu ihren praktischen Vorteilen gehört, dass die Roboter kleiner und leichter werden, weshalb Servomotoren in modernen Industriemaschinen weit verbreitet sind.



Arten von Servomotoren

Servomotoren können in Gleichstrom-Servomotoren und Wechselstrom-Servomotoren unterteilt werden.


Gleichstrom-Servomotoren

Dies sind Servomotoren, die von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren angetrieben werden. Gleichstrommotoren sind leichter zu steuern als Wechselstrommotoren. Sie sind wegen ihrer geringen Größe und niedrigen Kosten weit verbreitet, aber die Verwendung von Gleichstrommotoren ist in letzter Zeit aufgrund von Fortschritten in der Steuerungstechnologie von Wechselstrommotoren zurückgegangen.


Wechselstrom-Servomotoren

Dies sind Servomotoren, die von Wechselstrommotoren angetrieben werden. Obwohl sie komplizierter zu steuern sind als Gleichstrommotoren, haben Fortschritte in der Steuerungstechnik dazu geführt, dass sie heute der häufigste Typ von Servomotoren sind.
Abhängig von ihrem Antriebsmechanismus lassen sich Wechselstrom-Servomotoren in Synchronmotoren und Induktionsmotoren unterteilen. Sie werden nach dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Dauermagneten unterschieden.
Die Synchronmotoren enthalten einen Dauermagneten. Um die Leistung des Motors zu erhöhen, muss der Einsatz von Dauermagneten erhöht werden. Dauermagnete sind teuer und die Kosten des Motors werden hoch. Aus diesem Grund werden sie häufig in Anwendungen mit geringer Leistung (bis zu 10 kW) eingesetzt. Mit der Verfügbarkeit von Hochleistungs-Permanentmagneten in den letzten Jahren sind jedoch synchrone Wechselstrom-Servomotoren jetzt die bevorzugte Standardwahl.
Induktionsmotoren verwenden keine Dauermagnete und werden eher für Anwendungen mit höherer Leistung (10 kW oder mehr) eingesetzt.


Anwendungen von Servomotoren

Aufgrund ihrer genauen Positionierungseigenschaften werden Servomotoren häufig in Anwendungen wie Industrierobotern und Präzisionsmaschinen eingesetzt. Beispiele für Anwendungen sind folgende:

  • Gelenke für Industrieroboter
  • Gelenke für Humanoide Roboter
  • Gerätesteuerung in Lebensmittelverarbeitungsmaschinen
  • Gerätesteuerung in Verpackungsmaschinen
  • Bandantriebe in Fördersystemen
  • Automatische Türen in Zügen
  • X-Y-Tische, die in LCD- und Halbleiterprüfmaschinen verwendet werden
  • Pressen/Walzenvorschübe
  • Drehtische für Werkzeugmaschinen oder Inspektionssysteme
  • Steuerung von Pressen
  • Steuerung von Klebemaschinen
  • Steuerung von Kunststoffspritzgussmaschinen
  • Steuerung von Vergnügungsmaschinen
  • Funksteuerung und andere Hobbyanwendungen
  • Maschinen zur Beschichtung oder Aufdampfung
  • Spin-Cleaning-Maschinen für LCDs und Halbleiter

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Wir bieten eine Reihe von integrierten Easy-Servomotoren an. Als unsere erste Generation von Servomotoren ist er in Bezug auf den Plug-and-Play-Betrieb deutlich überlegen. Im Gegensatz zum Standard-Servomotor verfügt der integrierte einfache Servomotor bereits über einen eingebauten Treiber.
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