Als Fachmann in der Automatisierungsbranche habe ich die zahlreichen Vorteile von Servomotoren aus erster Hand erlebt. Diese präzisionsgesteuerten Geräte bieten verbesserte Kontrolle und Effizienz und sind daher in verschiedenen Anwendungen unverzichtbar. Ob in der Robotik, CNC Maschinen oder Fördersysteme bieten Servomotoren erhebliche Vorteile. Von verbesserten Reaktionszeiten bis hin zu höherer Energieeffizienz steigern Servomotoren Leistung und Produktivität. In diesem Artikel gehe ich auf die wichtigsten Vorteile von Servomotoren ein und erkläre, wie sie Ihre Abläufe verändern können.

Servomotor Bezeichnet den Motor, der den Betrieb mechanischer Elemente im Servosystem steuert. Er ist eine indirekte Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung, die den Motor ergänzt. Servomotoren bieten einige Vorteile: Sie können die Geschwindigkeit steuern, die Positionsgenauigkeit ist sehr genau und das Spannungssignal kann in Drehmoment und Geschwindigkeit umgewandelt werden, um das Steuerobjekt anzutreiben. Die Rotorgeschwindigkeit des Servomotors wird durch das Eingangssignal gesteuert und kann schnell reagieren. Er wird als ausführendes Element im automatischen Steuerungssystem verwendet und zeichnet sich durch eine kleine elektromechanische Zeitkonstante und eine hohe Linearität aus. Das empfangene elektrische Signal kann in eine Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit umgewandelt werden, die auf der Motorwelle ausgegeben wird. Es gibt zwei Kategorien: Gleichstrom- und Wechselstrom-Servomotoren. Ihr Hauptmerkmal ist, dass bei einer Signalspannung von null keine Rotation auftritt und die Geschwindigkeit mit zunehmendem Drehmoment gleichmäßig abnimmt. 

Funktionsprinzip des Servomotors

Ein Servosystem ist ein automatisches Steuerungssystem, das es ermöglicht, dass die ausgegebenen Steuergrößen wie Position, Ausrichtung und Zustand eines Objekts jeder Änderung des eingegebenen Ziels (oder vorgegebenen Werts) folgen. Das Servosystem nutzt zur Positionierung hauptsächlich Impulse. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass der Servomotor, wenn er einen Impuls empfängt, sich um den dem Impuls entsprechenden Winkel dreht, um eine Verschiebung zu erzielen. Da der Servomotor selbst Impulse sendet, sendet er bei einer Drehung um einen Winkel eine entsprechende Anzahl von Impulsen aus. Auf diese Weise wird ein Echo mit den vom Servomotor empfangenen Impulsen erzeugt, was einen geschlossenen Regelkreis bildet. Auf diese Weise weiß das System, wie viele Impulse gleichzeitig an den Servomotor gesendet und wie viele Impulse zurückerhalten werden. Auf diese Weise kann die Drehung des Motors präzise gesteuert werden, um eine präzise Positionierung von bis zu 0,001 mm zu erreichen. Gleichstrom-Servomotoren werden in bürstenbehaftete und bürstenlose Motoren unterteilt. Bürstenmotoren sind kostengünstig, einfach aufgebaut, verfügen über ein hohes Anlaufdrehmoment, einen großen Drehzahlregelbereich und sind leicht zu steuern. Sie sind wartungsintensiv, weisen jedoch einen hohen Wartungsaufwand (Austausch der Kohlebürsten) auf und unterliegen elektromagnetischen Störungen sowie Umweltauflagen. Daher können sie in gängigen industriellen und zivilen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen es auf die Kosten ankommt.

Der bürstenlose Motor ist klein, leicht, leistungsstark, reagiert schnell, hat eine hohe Drehzahl, geringe Trägheit, dreht gleichmäßig und hat ein stabiles Drehmoment. Die Steuerung ist komplex, lässt sich aber leicht intelligent realisieren. Die elektronische Kommutierungsmethode ist flexibel und kann als Rechteck- oder Sinuskommutierung erfolgen. Der Motor ist wartungsfrei, hat einen hohen Wirkungsgrad, eine niedrige Betriebstemperatur, geringe elektromagnetische Strahlung, eine lange Lebensdauer und ist in verschiedenen Umgebungen einsetzbar.

AC-Servomotoren sind ebenfalls bürstenlose Motoren, die in Synchron- und Asynchronmotoren unterteilt werden. Synchronmotoren werden derzeit vor allem in der Bewegungssteuerung eingesetzt. Ihr Leistungsbereich ist groß und sie können eine hohe Leistung erreichen. Große Trägheit, niedrige maximale Drehzahl und schnelle Abnahme mit zunehmender Leistung. Daher eignen sie sich für Anwendungen, die bei niedrigen Drehzahlen reibungslos laufen.

Der Rotor im Servomotor ist ein Permanentmagnet. Der vom Treiber gesteuerte U/V/W-Dreiphasenstrom erzeugt ein elektromagnetisches Feld. Der Rotor dreht sich unter der Einwirkung dieses Magnetfelds. Gleichzeitig gibt der Encoder des Motors das Signal an den Treiber zurück. Durch Vergleich der Werte wird der Drehwinkel des Rotors angepasst. Die Genauigkeit des Servomotors hängt von der Genauigkeit (Anzahl der Striche) des Encoders ab.

Der Unterschied zwischen AC-Servomotor und bürstenlosem DC-Servomotor liegt in der Funktion: AC-Servomotoren sind besser, da sie eine Sinuswellensteuerung haben und die Drehmomentwelligkeit gering ist. DC-Servomotoren haben eine trapezförmige Welle. DC-Servomotoren sind jedoch relativ einfach und günstig. 

Anwendungsbereich des Servomotors

Gleichstrom-Servomotoren können in Funkenmaschinen, Manipulatoren, Präzisionsmaschinen usw. eingesetzt werden. Sie können gleichzeitig mit einem Standard-Encoder und einem Drehzahlmesser mit einer hohen Analyse von 2500 P/U sowie einem Getriebe ausgestattet werden, sodass die mechanische Ausrüstung zuverlässige Genauigkeit und ein hohes Drehmoment bietet. Gute Drehzahlregelung, Einheitsgewicht und -volumen, die Ausgangsleistung ist am höchsten, höher als bei Wechselstrommotoren und weit höher als bei Schrittmotoren. Die Drehmomentschwankungen der mehrstufigen Struktur sind gering. 

Es gibt unzählige Anwendungsbereiche für Servomotoren. Solange eine Stromquelle vorhanden ist und Genauigkeitsanforderungen bestehen, können Servomotoren grundsätzlich eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Werkzeugmaschinen, Druckmaschinen, Verpackungsmaschinen, Textilmaschinen, Laserbearbeitungsmaschinen, Roboter, automatisierte Produktionslinien und andere Geräte mit relativ hohen Anforderungen an Prozessgenauigkeit, Verarbeitungseffizienz und Arbeitszuverlässigkeit. 

Merkmale des Servomotors

Welche Vorteile haben Servomotoren gegenüber anderen Motoren (z. B. Schrittmotoren):

1. Genauigkeit: Realisieren Sie die Regelung von Position, Geschwindigkeit und Drehmoment im geschlossenen Regelkreis. Beheben Sie das Problem, dass der Schrittmotor nicht mehr im Takt läuft.

2. Geschwindigkeit: Die Hochgeschwindigkeitsleistung ist gut, im Allgemeinen kann die Nenngeschwindigkeit 2000 bis 3000 U/min erreichen.

3. Anpassungsfähigkeit: starke Überlastfestigkeit, kann einer Belastung standhalten, die das Dreifache des Nenndrehmoments beträgt, besonders geeignet für Situationen mit plötzlichen Lastschwankungen und Anforderungen an einen schnellen Start;

4. Stabil: Der Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit ist stabil und es tritt kein Schrittphänomen auf, das dem von Schrittmotoren während des Betriebs bei niedriger Geschwindigkeit ähnelt. Geeignet für Gelegenheiten mit Anforderungen an die Reaktionsgeschwindigkeit;

5. Aktualität: Die dynamische Reaktionszeit der Motorbeschleunigung und -verzögerung ist kurz und liegt im Allgemeinen im Bereich von einigen zehn Millisekunden.

6. Komfort: Hitze und Lärm werden deutlich reduziert.

Einfach ausgedrückt: Der normale Motor, den Sie normalerweise sehen, dreht sich nach dem Ausschalten aufgrund seiner eigenen Trägheit eine Weile und stoppt dann. Der Servomotor und der Schrittmotor stoppen jedoch, wenn sie „Stopp“ sagen, und fahren weiter, wenn sie es sagen, und die Reaktion ist extrem schnell.

Hinweise

1. Servomotor-Öl- und Wasserschutz

Servomotoren können an Orten eingesetzt werden, an denen sie Wasser- oder Öltropfen ausgesetzt sind. Sie sind jedoch nicht vollständig wasser- oder öldicht. Daher sollten Servomotoren nicht in wasser- oder ölverseuchten Umgebungen aufgestellt oder verwendet werden. Wenn der Servomotor an ein Untersetzungsgetriebe angeschlossen ist, sollte bei Verwendung des Servomotors eine Öldichtung hinzugefügt werden, um zu verhindern, dass Öl aus dem Untersetzungsgetriebe in den Servomotor gelangt. Das Kabel des Servomotors darf nicht in Öl oder Wasser getaucht werden. 

2. Servomotorkabel wird verwendet, um die Belastung zu reduzieren

Stellen Sie sicher, dass das Kabel keinen Momenten oder vertikalen Belastungen durch äußere Biegekräfte oder sein Eigengewicht ausgesetzt ist, insbesondere an Kabelausgängen oder -anschlüssen. Bei einem beweglichen Servomotor sollte das Kabel (d. h. das mit dem Motor verbundene Kabel) fest an einem stationären Teil (relativ zum Motor) befestigt werden. Es sollte mit einem zusätzlichen Kabel verlängert werden, das in der Kabelhalterung installiert ist, um die Biegespannung zu minimieren. Der Krümmungsradius des Kabels sollte so groß wie möglich sein. 

3. Durch den Servomotor zulässige Wellenendbelastung

Stellen Sie sicher, dass die radialen und axialen Belastungen der Servomotorwelle während der Installation und des Betriebs innerhalb der für jedes Modell angegebenen Werte liegen. Beim Einbau einer starren Kupplung ist besondere Vorsicht geboten, da übermäßige Biegebelastungen zu Schäden oder Verschleiß an Wellenenden und Lagern führen können. Verwenden Sie am besten eine flexible Kupplung, damit die radiale Belastung unter dem zulässigen Wert liegt. Diese ist für Servomotoren mit hoher mechanischer Festigkeit ausgelegt. 

4. Achtung bei der Installation des Servomotors

Beim Montieren/Demontieren von Kupplungskomponenten am Wellenende des Servomotors nicht direkt mit einem Hammer auf das Wellenende schlagen. (Der Hammer schlägt direkt auf das Wellenende, wodurch der Encoder am anderen Ende der Servomotorwelle herausgeschlagen wird.) Achten Sie auf eine optimale Ausrichtung der Wellenenden (andernfalls kann es zu Vibrationen oder Lagerschäden kommen). 

Servomotoren in Abkantpressen

Ob es sich um eine Torsionsachse handelt Abkantpresse Bei elektrohydraulischen Abkantpressen handelt es sich in der Regel um einen herkömmlichen Wechselstrommotor. Wenn der Kunde hohe Anforderungen an die Frequenz und Genauigkeit der Maschine stellt und gleichzeitig Energie sparen, den Umweltschutz fördern und die Geräuschentwicklung reduzieren möchte, empfehlen wir dringend den Einbau von Servomotoren. Im Folgenden werde ich die spezifischen Inhalte zu Servomotoren vorstellen.

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