Die Wahl des falschen Antriebssystems kann zu mangelnder Genauigkeit, Überhitzung, Vibrationen und Produktionsausfällen führen. Das Problem verschärft sich, wenn Käufer Servomotor, Servoantrieb, Steuerung und Schrittmotor miteinander verwechseln. Die Lösung ist einfach: Machen Sie sich vor dem Kauf mit den einzelnen Komponenten vertraut.
Ein Servomotor ist das bewegliche Bauteil, das sich dreht und ein Drehmoment erzeugt. Ein Servoantrieb ist die elektronische Einheit, die den Servomotor mit Strom versorgt und steuert. Die Steuerung sendet Befehle, der Antrieb regelt Strom und Spannung, und der Encoder liefert Rückmeldung, damit das System die gewünschte Drehzahl, Position oder das gewünschte Drehmoment präzise erreichen kann.
A Servomotor ist ein Motor, der für kontrollierte Bewegungen ausgelegt ist. Einfach ausgedrückt hilft er einer Maschine dabei, sich mit der richtigen Geschwindigkeit und dem richtigen Drehmoment in die richtige Position zu bewegen. In einer CNC-Maschine kann er die X-, Y- oder Z-Achse bewegen, einen Werkzeugwechsler drehen, ein Vorschubsystem antreiben oder ein anderes bewegliches Teil steuern.
Ein Servomotor ist nicht nur ein bestimmter Motortyp. Es kann sich um einen Wechselstrom-Servomotor, einen Gleichstrom-Servomotor, einen bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen anderen Elektromotor handeln, der in einem Regelkreis eingesetzt wird. Der entscheidende Punkt ist die Rückkopplung. Der Motor erhält einen Befehl, der Encoder ermittelt die tatsächliche Position der Motorwelle, und das System korrigiert die Bewegung bei Bedarf.
Bei LONGQIAO erklären wir es oft so: Ein normaler Motor sorgt für Bewegung, ein Servomotor hingegen für kontrollierte Bewegung. Deshalb kommen Servomotoren häufig in CNC-Fräsen, Laserschneidmaschinen, Plasmaschneidmaschinen, automatisierten Fertigungslinien, 3D-Druckern und anderen industriellen Anwendungen zum Einsatz, bei denen eine stabile Positionierung entscheidend ist.
Ein Servoantrieb ist die Leistungs- und Steuereinheit zwischen der Steuerung und dem Servomotor. Die Steuerung gibt dem System die Befehle vor. Der Servoantrieb wandelt diesen Befehl in Motorstrom um. Anschließend wertet er die Rückmeldung des Encoders aus und passt die Leistung in Echtzeit an.
Der Unterschied zwischen einem Servoantrieb und einem einfachen Motortreiber liegt in der Regelgenauigkeit. Ein einfacher Motortreiber kann den Motor lediglich vorwärts, rückwärts, schneller oder langsamer antreiben. Ein Servoantrieb hingegen kann Drehmoment, Drehzahl und Position regeln. Er sorgt dafür, dass der Motor bei Laständerungen reibungslos reagiert.
Stellen Sie sich den Servoantrieb als “Muskelmanager” vor. Er erzeugt zwar selbst keine mechanische Bewegung, doch ohne einen Servoantrieb kann der Servomotor nicht als vollwertiges Regelkreis-System funktionieren. Antrieb und Servomotor müssen hinsichtlich Spannung, Stromstärke, Encodertyp, Nennleistung, Kommunikationsart und Anwendungslast aufeinander abgestimmt sein.
Viele Käufer fragen nach dem Unterschied zwischen Servomotoren und Gleichstrommotoren, da beide sich drehen und Leistung erzeugen können. Ein Gleichstrommotor läuft in der Regel, sobald Spannung angelegt wird. Er ist einfach aufgebaut, weit verbreitet und in vielen Maschinen nützlich. Allerdings kennen Standard-Gleichstrommotoren ihre genaue Position nicht automatisch, es sei denn, man fügt eine Rückmeldung und eine Steuerung hinzu.
Ein Servomotor arbeitet in einem Regelkreis. Das bedeutet, dass das System den Sollwert mit der tatsächlichen Position oder Drehzahl vergleicht. Der Encoder liefert Rückmeldungen zum Motor. Der Servoantrieb passt den Motorstrom an. Dadurch kann sich der Servomotor präzise bewegen und nicht nur einfach drehen.
Ein gebürsteter Gleichstrommotor arbeitet mit Bürsten und einem Kommutator. Ein bürstenloser Gleichstrommotor nutzt elektronische Schaltung und weist in der Regel eine längere Lebensdauer auf. Ein Gleichstrom-Servo bzw. ein Gleichstrom-Servomotor kann auf der Bauweise eines gebürsteten oder eines bürstenlosen Motors basieren, wird jedoch erst durch die Hinzufügung von Rückkopplung und Servosteuerung zu einem Servosystem.
Ein Schrittmotor bewegt sich in kleinen Schritten. Er ist beliebt, weil er einfach zu handhaben, kostengünstig und bei niedrigen Drehzahlen leistungsstark ist. Viele Desktop-CNC-Maschinen, 3D-Drucker und einfache Automatisierungsgeräte nutzen ein Schrittmotorsystem. Ein Schrittmotor eignet sich besonders gut, wenn die Last stabil ist und die erforderliche Drehzahl nicht allzu hoch ist.
A Servomotor ist in der Regel die bessere Wahl, wenn die Maschine hohe Drehzahlen, ein gleichmäßigeres Ansprechverhalten, eine stärkere Beschleunigung oder eine Lastkompensation benötigt. Im Vergleich zu Schrittmotorsystemen werden Servomotoren häufig für Maschinen der Oberklasse eingesetzt, da sie mithilfe von Encoder-Rückmeldungen Positionsfehler korrigieren können.
Um die Funktionsweise von Servoantrieben zu verstehen, stellen Sie sich ein kleines Gespräch vor, das viele Male pro Sekunde stattfindet. Die Steuerung sagt: “Beweg dich hierhin.” Der Servoantrieb antwortet: “Ich werde Leistung liefern.” Der Encoder meldet: “Das ist die aktuelle Position.” Daraufhin korrigiert der Antrieb die Bewegung des Motors, damit er sich dem Ziel nähert.
Dies wird als Servoregelkreis bezeichnet. Innerhalb des Servosystems überprüft der Antrieb Position, Drehzahl und Motorstrom. Der Servoregler regelt den Strom auf der Grundlage des Sollwerts und der Rückmeldung. Auf diese Weise kann das Servosystem Fehler minimieren und die Bewegung stabil halten.
Ein grundlegender Ablauf der Servosteuerung sieht wie folgt aus:
Controller-Befehl
↓
Berechnung des Servoantriebs
↓
Motorstromausgang
↓
Drehrichtung des Motors
↓
Encoder-Rückmeldung
↓
Korrektur durch den Servoantrieb
Aus diesem Grund ist die richtige Abstimmung der Encoder so wichtig. Ein falsches Encodersignal kann zu Alarmen, Ruckeln, einer falschen Laufrichtung, einer instabilen Drehzahl oder zum Stillstand führen. Vor dem Einsatz von Servoantrieben sollten Käufer den Encodertyp, die Impulsauflösung, die Kabelqualität, das Kommunikationsprotokoll und den Verdrahtungsplan überprüfen.
Es gibt verschiedene Arten von Servoantrieben für unterschiedliche Systeme. Einige sind für Wechselstrom ausgelegt, andere für Gleichstrom und wieder andere für kompakte Niederspannungsanlagen. In der CNC-Technik und der Automatisierungstechnik gehören Wechselstrom-Servoantriebe, Gleichstrom-Servoantriebe, impulsgesteuerte Antriebe, analog gesteuerte Antriebe und Feldbus-Servoantriebe zu den gängigen Optionen.
Die Art des Servosystems sollte auf die Steuerung und den Maschinenaufbau abgestimmt sein. So kann beispielsweise bei einer kleinen Graviermaschine ein Impuls-Richtungs-Steuerungsverfahren zum Einsatz kommen. In einer moderneren Fertigungslinie können EtherCAT, CANopen, Modbus oder andere Kommunikationsverfahren verwendet werden, um mehrere Achsen miteinander zu verbinden.
Zu den gängigen Steuerungsmodi für Servoantriebe gehören:
Bei vielen Anwendungen lautet die wichtigste Frage nicht “Welcher Servoantrieb ist der beste?”, sondern “Welcher Servoantrieb passt zu meiner Steuerung, meinem Motor, meiner Last und meinem Budget?” Hier kann ein Komplettanbieter für CNC-Teile dazu beitragen, Fehler zu vermeiden.
LONGQIAO / LQ ist ein in China ansässiger Komplettanbieter von CNC-Maschinenteilen für internationale Abnehmer. Wir liefern Antriebs- und Bewegungssteuerungskomponenten wie Servo- und Antriebslösungen für CNC-Maschinen, Linearführungen, Kugelumlaufspindeln, Schritt- und Servosysteme, Spindelmotoren, Planetengetriebe sowie Zahnstangen- und Ritzel-Systeme.
Für ausländische OEMs von CNC-Maschinen, regionale Vertriebspartner, Handelsunternehmen, Automatisierungsintegratoren und Maschinenbauer ist nicht nur der Preis die größte Herausforderung, sondern auch die Liefersicherheit. Käufer benötigen Teile, die zueinander passen, schnell geliefert werden und in der tatsächlichen Produktion zusammenarbeiten. Deshalb konzentriert sich LONGQIAO auf die Lieferung direkt ab Werk, stabile Qualität, Verfügbarkeit ab Lager und die integrierte Beschaffung mehrerer Komponenten.
Eine typische CNC-Achse benötigt möglicherweise:
Für Einkäufer bedeutet dies eine Zeitersparnis. Anstatt fünf Lieferanten um fünf verschiedene Teile zu bitten, können Sie ein aufeinander abgestimmtes Paket von einem einzigen Partner beziehen. Das bedeutet weniger Kommunikationsfehler, schnellere Angebote, einen einfacheren Austausch und einen besseren Kundendienst.
Sie sollten einen Servomotor einsetzen, wenn die Anwendung eine höhere Drehzahl, eine höhere Genauigkeit bei wechselnder Belastung, eine schnellere Ansprechzeit oder eine gleichmäßigere Bewegung erfordert. Servomotoren bieten eine bessere Leistung in anspruchsvollen Bewegungssteuerungsanwendungen, insbesondere wenn die Maschine schwere Bauteile, lange Hübe oder häufige Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge aufweist.
Ein Schrittmotor ist nach wie vor sinnvoll, wenn die Anwendung einfach, kostengünstig und vorhersehbar ist. Viele Käufer setzen Schrittmotoren für kleine Fräsmaschinen, Desktop-CNC-Maschinen, 3D-Drucker und leichte Anlagen ein. Für größere CNC-Fräsmaschinen, Laserschneidmaschinen, Plasmaschneidmaschinen und Automatisierungslinien sind Servomotoren jedoch in der Regel die bessere Wahl.
Verwenden Sie einen Servo, wenn Ihre Maschine folgende Anzeichen aufweist:
In diesen Fällen handelt es sich bei einem Servomotor um ein spezielles Motorsystem, das dazu beiträgt, dass die Maschine besser reagiert und die Produktionsqualität gesichert wird.
Ein Servomotor erzeugt eine mechanische Bewegung. Ein Servotreiber, auch Servoantrieb genannt, versorgt den Motor mit geregelter Leistung. Der Antrieb wertet Rückmeldungen aus und passt Stromstärke, Drehzahl, Drehmoment oder Position an. Der Motor bewegt sich; der Antrieb steuert die Bewegung.
Nicht ganz. „Motorsteuerung“ ist ein weiter gefasster Begriff. Sie kann viele verschiedene Motortypen steuern. Ein Servoantrieb ist hingegen ein spezielles Steuergerät für ein Servosystem. In vielen Systemen sendet die Steuerung Befehle, und der Servoantrieb treibt den Motor an.
In den meisten praktischen CNC- und Automatisierungssystemen ist dies nicht der Fall. Ein Servomotor benötigt einen passenden Servoantrieb, um als geschlossenes Regelkreis-System ordnungsgemäß zu funktionieren. Ohne den richtigen Antrieb startet der Motor möglicherweise nicht, löst eine Fehlermeldung aus oder läuft instabil.
Ein Servomotor kann ein Wechselstrom- oder ein Gleichstrommotor sein. In manchen Systemen kommt ein Wechselstrom-Servomotor zum Einsatz. In anderen werden Gleichstrom-Servomotoren, bürstenlose Gleichstrom-Servomotoren oder Motoren mit Bürsten verwendet. Entscheidend ist dabei nicht nur, ob es sich um einen Wechselstrom- oder Gleichstrommotor handelt, sondern auch, ob Motor, Antrieb, Encoder und Steuerung aufeinander abgestimmt sind.
Servomotoren eignen sich oft besser für hohe Drehzahlen, wechselnde Lasten und eine präzise Bewegungssteuerung. Schrittmotoren sind oft die bessere Wahl für kostengünstigere, einfachere Maschinen. Die beste Wahl hängt von Drehzahl, Drehmoment, Genauigkeit, Budget und Maschinenbauweise ab.
Beginnen Sie mit der Belastung, der Drehzahl, dem Drehmoment, dem Verfahrweg, der Getriebeart, dem Reglersignal und der Betriebsart. Wählen Sie anschließend einen passenden Servomotor und einen passenden Servoantrieb aus. Bei CNC-Maschinen sollten Sie außerdem die Linearführung, die Kugelumlaufspindel, das Zahnstangengetriebe, das Getriebe und das Spindelsystem überprüfen.
