Servomotoren dienen als Stellglieder in der Steuerung von CNC Maschinen um die empfangenen elektrischen Signale in eine Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit umzuwandeln, die auf der Motorwelle ausgegeben wird. Der Rotor im Servomotor ist ein Permanentmagnet. Der vom Treiber gesteuerte U/V/W-Dreiphasenstrom bildet ein elektromagnetisches Feld. Der Rotor dreht sich unter der Einwirkung dieses Magnetfelds. Gleichzeitig gibt der Encoder des Motors das Signal an den Treiber zurück, und der Treiber vergleicht das Ziel mit dem Rückkopplungswert. Die Werte werden verglichen und der Drehwinkel des Rotors wird angepasst.
Die Genauigkeit des Servomotors wird durch die Genauigkeit des Encoders bestimmt, d. h. der Servomotor selbst hat die Funktion, Impulse zu senden. Bei jeder Drehung um einen Winkel sendet er eine entsprechende Anzahl von Impulsen aus, sodass die Impulse des Servoantriebs und des Servomotor-Encoders eine Antwort bilden. Es handelt sich also um eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis.
Ein Schrittmotor ist ein Schrittmotorgerät mit offenem Regelkreis, das elektrische Impulssignale in Winkelverschiebungen oder lineare Verschiebungen umwandelt. Bei Nichtüberlastung hängen die Motordrehzahl und die Stoppposition nur von der Frequenz des Impulssignals und der Anzahl der Impulse ab und werden nicht von Laständerungen beeinflusst.
Wenn der Schrittmotortreiber ein Impulssignal empfängt, treibt er den Schrittmotor an, um einen festen Winkel in die eingestellte Richtung zu drehen, was als „Schrittwinkel“ bezeichnet wird. Durch das Schrittschalten kann die Winkelverschiebung durch Steuern der Anzahl der Impulse gesteuert werden, um eine genaue Positionierung zu erreichen. Außerdem kann die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Motordrehung durch Steuern der Impulsfrequenz des Treibers gesteuert werden, um eine hohe Geschwindigkeit zu erreichen. Daher ist der Schrittmotor eine offene Regelschleife.
Der Unterschied zwischen Schrittmotoren und Servomotoren
Controller
Der Schrittmotor-Controller ist ein elektronisches Produkt, das gleichmäßige Impulssignale aussenden kann. Nachdem das von ihm gesendete Signal in den Schrittmotortreiber gelangt ist, wird es vom Treiber in das starke Stromsignal umgewandelt, das der Schrittmotor benötigt, um den Schrittmotor anzutreiben. Der Schrittmotor-Controller kann den Schrittmotor präzise steuern, sodass er sich um jeden Winkel dreht. Was der Treiber empfängt, ist ein Impulssignal. Jedes Mal, wenn er einen Impuls empfängt, gibt der Treiber dem Motor einen Impuls, um den Motor um einen festen Winkel zu drehen. Aufgrund dieser Funktion werden Schrittmotoren heute in verschiedenen Branchen häufig eingesetzt.
Ein Servomotor-Controller ist ein Controller zur Steuerung eines Servomotors. Seine Funktion ähnelt der eines Frequenzumrichters, der auf einen gewöhnlichen Wechselstrommotor einwirkt. Er ist Teil des Servosystems und wird hauptsächlich in hochpräzisen Positionierungssystemen verwendet. Im Allgemeinen wird der Servomotor über drei Wege gesteuert: Position, Geschwindigkeit und Drehmoment, um eine hochpräzise Positionierung des Übertragungssystems zu erreichen. Derzeit handelt es sich um ein High-End-Produkt der Übertragungstechnologie.
Kontrollgenauigkeit
Je mehr Phasen und Schläge der Schrittmotor hat, desto höher ist seine Genauigkeit. Der Servomotor basiert auf dem eingebauten Encoder. Je mehr Skalen der Encoder hat, desto höher ist die Genauigkeit.
Kontrollmethoden
Eine davon ist die offene Regelung, die andere die geschlossene Regelung.
Niederfrequenzeigenschaften
Schrittmotoren neigen bei niedrigen Geschwindigkeiten zu niederfrequenten Vibrationen. Im Allgemeinen wird Dämpfungs- oder Unterteilungstechnologie verwendet, um niederfrequente Vibrationen zu überwinden, während Servomotoren bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht vibrieren. Das AC-Servosystem verfügt über eine Resonanzunterdrückungsfunktion, die die mangelnde Steifigkeit der CNC-Maschine ausgleichen kann, und das System verfügt über eine Frequenzanalysefunktion (FFT) im System, die den Resonanzpunkt der CNC-Maschine erkennen kann, um die Systemeinstellung zu erleichtern.
Drehmoment-Frequenz-Kennlinien
Das Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors verringert sich mit zunehmender Drehzahl, wohingegen der AC-Servomotor ein konstantes Ausgangsdrehmoment aufweist.
Überlastungskapazität
Schrittmotoren haben keine Überlastkapazität, während Wechselstrommotoren eine stärkere Überlastkapazität haben.
Betriebsleistung
Der Schrittmotor verwendet eine offene Regelschleife. Wenn die Startfrequenz zu hoch oder die Last zu groß ist, können leicht Schritte verloren gehen oder es kommt zum Stillstand. Wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, kann es leicht zu einem Überschwingen kommen. Das Servosystem ist eine geschlossene Regelschleife. Der Antrieb kann das Rückkopplungssignal des Motorgebers direkt abtasten. Die Positionsschleife und die Geschwindigkeitsschleife sind im Inneren gebildet. Im Allgemeinen kommt es beim Schrittmotor zu keinem Schrittverlust oder Überschwingen und die Steuerungsleistung ist zuverlässiger.
Geschwindigkeitsreaktionsleistung
Ein Schrittmotor benötigt Hunderte von Millisekunden, um aus dem Stand auf Arbeitsgeschwindigkeit zu beschleunigen. Das AC-Servosystem hingegen weist eine bessere Beschleunigungsleistung auf, die im Allgemeinen nur wenige Millisekunden beträgt, und kann in Steuerungssituationen eingesetzt werden, die schnelles Starten und Stoppen erfordern.
AC-Servosysteme sind Schrittmotoren in vielen Leistungsaspekten überlegen. Schrittmotoren werden jedoch häufig als Führungsmotoren in weniger anspruchsvollen Situationen eingesetzt. Daher sollten beim Entwurfsprozess des Steuerungssystems verschiedene Faktoren wie Steuerungsanforderungen und Kosten umfassend berücksichtigt und ein geeigneter Steuermotor ausgewählt werden.
