Servomotoren verstehen
Servomotoren sind ein integraler Bestandteil von geschlossenen Regelsystemen, bestehend aus einem Steuerungssystem, einem Verstärker, einem Servomotor und EncoderServomotoren zeichnen sich durch ihre effiziente und präzise Bewegungssteuerung in Maschinen aus. Sie sind im Wesentlichen Elektromotoren, die zusätzlich über Sensoren mit hochpräziser Steuerung ausgestattet sind und so die lineare oder rotatorische Geschwindigkeit und Position exakt regeln können. Kurz gesagt: Ein Servomotor wandelt Befehle in Bewegung um und steuert Richtung und Geschwindigkeit dieser Bewegung anhand von Rückmeldungen.
Das Konzept des Servomotors geht auf das Jahr 1859 zurück, als Joseph Facort ihn zur Steuerung der Schiffsruder mithilfe von Dampf einsetzte. Heutzutage spielen Servomotoren eine entscheidende Rolle in verschiedensten Produkten und Geräten, von Computern und Spielekonsolen mit DVD-Playern bis hin zu modernen Fahrzeugen, wo sie die Drosselklappe anhand der Gaspedalstellung regeln. Darüber hinaus finden Servomotoren breite Anwendung in der Luftfahrt, der Robotik und der industriellen Automatisierung.
Arten von Servomotoren
Servomotoren gibt es in verschiedenen Ausführungen, die jeweils für spezifische Anwendungen geeignet sind. Zu den Hauptkategorien gehören Wechselstrom-Servomotoren, Gleichstrom-Servomotoren, Positions-Servomotoren, kontinuierlich rotierende Servomotoren und Linear-Servomotoren. Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal von Elektromotoren, einschließlich Servomotoren, ist die Art des verwendeten Stroms – Wechselstrom oder Gleichstrom.
DC-Servomotor
Gleichstrom-Servomotoren (DC-Servomotoren) werden, wie der Name schon sagt, mit Gleichstrom (DC) betrieben. Im Wesentlichen handelt es sich um Gleichstrommotoren, die mit Sensoren und Encodern ausgestattet sind, um Rückmeldungen zu liefern und eine Regelung im geschlossenen Regelkreis zu ermöglichen. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Präzision eignen sich DC-Servomotoren besonders für kleinere Anwendungen. Sie finden breite Anwendung in der Robotik, Automatisierung und CNC-Maschinen. DC-Servomotoren lassen sich zudem in bürstenbehaftete und bürstenlose Motoren unterteilen. Bürstenbehaftete DC-Motoren nutzen die mechanische Kommutierung, während bürstenlose DC-Motoren die elektronische Kommutierung über Sensoren verwenden. Bürstenlose DC-Motoren sind aufgrund ihrer höheren Effizienz und Zuverlässigkeit für Servoanwendungen vorzuziehen.
AC-Servomotor
Wechselstrom-Servomotoren arbeiten mit Wechselstrom und bestehen aus einem Encoder und einem Regler zur Steuerung und Rückkopplung in einem geschlossenen Regelkreis. Diese Motoren eignen sich hervorragend für hochpräzise Anwendungen und können durch den Einsatz höherer Spannungen ein hohes Drehmoment erzeugen. Wechselstrom-Servomotoren sind in der Regel teurer, bieten aber im Vergleich zu Gleichstrom-Servos einen höheren Wirkungsgrad und eine größere Fähigkeit, Stromspitzen zu bewältigen.
Es gibt zwei Haupttypen von Wechselstrommotoren: Synchron- und Asynchronmotoren. Synchrone Servomotoren arbeiten mit synchronen Rotor- und Statordrehzahlen, während bei Asynchronmotoren eine Drehzahldifferenz besteht, die Schlupf erzeugt und ein höheres Drehmoment ermöglicht. Synchrone Servomotoren finden Anwendung in Kraftwerken und der Fertigung, während asynchrone Servomotoren in verschiedenen Anwendungen wie Radialventilatoren, Kompressoren, Förderbändern und Aufzügen eingesetzt werden.
Bewegungseigenschaften
Servomotoren weisen unterschiedliche Bewegungseigenschaften auf, darunter Positions-, Endlos- und Linearservomotoren. Positionsservomotoren drehen ihre Abtriebswelle um 180 Grad, wobei mechanische Anschläge eine weitere Drehung verhindern. Diese Motoren werden häufig in Robotern, Fahrzeugen und Flugzeugen eingesetzt. Endlosservomotoren können sich, ähnlich wie Positionsservomotoren, in jede Richtung drehen, und ihre Steuerungen regeln sowohl Geschwindigkeit als auch Drehrichtung. Diese Motoren eignen sich für Anwendungen wie Radarantennen.
Lineare Servomotoren wandeln mithilfe zusätzlicher Zahnräder eine Drehbewegung in eine Linearbewegung um. Sie werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, unter anderem in modernen Flugzeugen als Aktuatoren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Servomotoren Spezialmotoren sind, die für präzise, schnell umkehrende und präzise Positionieranwendungen entwickelt wurden. Sie arbeiten auch unter anspruchsvollen Bedingungen effizient und sind daher unverzichtbare Komponenten in Maschinen wie Prüfgeräten, Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen und Pick-and-Place-Systemen.
