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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Servo-Einheiten sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 10 Hersteller von Servo-Einheiten und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Eine Servo-Einheiten ist eine Einheit, die zusammen mit einem Servomotor die mechanischen Elemente vereint, die zum Betrieb des Servomotors erforderlich sind.
Konkret werden dem Servomotor zwei weitere Elemente hinzugefügt. Dabei handelt es sich um eine programmierbare Steuerung (SPS), die dem Servomotor Befehle erteilt, um die gewünschte Bewegung zu erreichen, und einen Servoverstärker, der den Wechselstrom liefert, der erforderlich ist, um den Servomotor wie von der SPS befohlen zu bewegen.
Das Wort "Servo" in Servo-Einheiten soll von "Servant: Diener" abgeleitet sein. Mit anderen Worten: Servo-Einheiten bedeuten eine Einheit, die sich auf Befehl bewegt.
Servo-Einheiten werden in verschiedenen Industrierobotern und industriellen Produktionsmaschinen eingesetzt. In Industrierobotern werden Servo-Einheiten in Automobilwerken eingesetzt, um Bewegungen wie das Schweißen und Lackieren von Karosserien und das Kommissionieren von Teilen auszuführen.
In anderen Industriemaschinen werden Servo-Einheiten für die Bewegung und Steuerung von sich bewegenden Maschinen eingebaut, z. B. in Spritzgießmaschinen, Pressen und Etikettenverpackungsmaschinen. Servo-Einheiten werden häufig sowohl für hin- und hergehende als auch für drehende Bewegungen eingesetzt.
Eine typische Servo-Einheiten mit hin- und hergehender Bewegung ist eine, bei der der Servomotor mit einer Kugelumlaufspindel verbunden ist und ein Tisch, der mit dem Mutterteil der Kugelumlaufspindel auf einem durch eine Linearführung regulierten Schlitten verbunden ist, als optionaler Positioniertisch verwendet wird.
Solche Systeme werden als Einzelstücke konstruiert und hergestellt, aber je nach Länge des Schlittens und seiner Schubkraft kann eine Reihe von Systemen erstellt und universell eingesetzt werden. Ähnliche Systeme werden für Systeme verwendet, die programmgesteuert vor und zurück, links und rechts bewegt werden können, wie z.B. die Tischfläche eines Bearbeitungssensors.
Die meisten Servomotoren sind heute Wechselstrom-Servomotoren, die mit Wechselstrom betrieben werden und aus einem Rotor aus Permanentmagneten und einem Stator aus mehreren um den Rotor angeordneten Elektromagneten bestehen. An den Stator wird ein Wechselstrom angelegt, der nacheinander die N- und S-Pole der Elektromagneten schaltet und so die Drehbewegung des Rotors erzeugt.
Der Servoverstärker sendet diesen Wechselstrom an den Servomotor, und der Servoregler befiehlt dem Servoverstärker, welche Bewegungen er ausführen soll. Die Bewegung des Servomotors wird durch einen am Rotor des Servomotors angebrachten Encoder erfasst, der ein Rückmeldesignal an den Servoverstärker sendet.
Es gibt drei Möglichkeiten, die Bewegung eines Servomotors zu steuern: Lageregelung, Drehzahlregelung und Drehmomentregelung.
1. Lageregelung
Die Lageregelung bewegt und stoppt den Servomotor mit hoher Präzision in Bezug auf die Sollposition. Sie wird in Positioniersystemen für numerisch gesteuerte Drehbänke und Tische von Bearbeitungszentren verwendet.
2. Geschwindigkeitssteuerung
Die Drehzahlregelung bewegt den Servomotor, um eine Zielgeschwindigkeit zu erreichen. Die Drehzahlregelung reagiert schnell auf durch äußere Einflüsse verursachte Änderungen der Drehzahl und korrigiert die Befehle.
3. Drehmomentregelung
Die Drehmomentregelung steuert die Höhe des vom Servomotor abgegebenen Drehmoments. Die Drehmomentregelung gewährleistet einen genauen Betrieb mit dem befohlenen Drehmoment, auch wenn sich die Last ändert. Diese Regelungsmethode wird bei Schraubenanziehern, die mit einem konstanten Drehmoment anziehen, und bei Pressen, die das Rotationsmoment des Servomotors über eine Kugelumlaufspindel in eine Vortriebskraft umwandeln, eingesetzt.
Servo-Einheiten gehören zu den geschlossenen Regelkreisen. Der geschlossene Regelkreis zeichnet sich dadurch aus, dass er rückgekoppelte Befehle erhält und dadurch weniger anfällig für Störungen ist. Mit anderen Worten: Servo-Einheiten sind in der Lage, eine hochpräzise Positionierung zu erreichen.
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