So wählen Sie einen Servoantrieb aus

Bei der Suche nach einem Servoantrieb finden Sie Tausende von Optionen. ADVANCED Motion Controls bietet allein fast 200 Servoantriebe an. Es kann jedoch etwas komplexer sein, einen zu finden, der alle Anforderungen für Ihre Anwendung erfüllt. Servoantriebe haben unterschiedliche Leistungsbereiche, Größen, Netzwerkoptionen, Intelligenz, Formfaktoren, digitale Funktionen und mehr. Die Auswahl eines Servoantriebs erfordert eine sorgfältige Abwägung der Anforderungen Ihres Projekts und der verfügbaren Optionen. Es ist vielleicht keine einfache Entscheidung, aber es muss auch keine entmutigende Aufgabe sein. Lassen Sie diesen Blog als Leitfaden für diesen Prozess dienen.

Vorbereitung: Definieren Sie Ihre Anwendung

Entwicklung von ServoantriebsanwendungenIhre Bewegungssteuerungslösung sollte auf den Anforderungen Ihrer Anwendung basieren, nicht umgekehrt. Wie wir immer sagen, konzentrieren Sie sich auf Ihre Maschine, überlassen Sie uns die Bewegungssteuerung. Bevor Sie sich auf die Suche nach den richtigen Servoantrieben machen, müssen Sie Ihr Bewegungssteuerungssystem parametrieren, und das hängt ganz davon ab, wie Sie Ihre Anwendung definieren.

Sie müssen damit beginnen, das Gesamtbild zu betrachten: Was machen Sie? Handelt es sich um eine große Fertigungsmaschine, einen mobilen Roboter oder ein Desktop-Gerät? Handelt es sich um ein Ein- oder Mehrachssystem? Welche Art von Aufgabe führt Ihr System aus? Dies beantwortet einige grundlegende Fragen zu Ihrer Servoantriebsauswahl, wie z. B. Leistungsbedarf, analog oder digital, und erforderliche Betriebsarten.

Als nächstes müssen Sie bestimmen, welche Elemente Ihres Designs flexibel und welche in Stein gemeißelt sind. Dadurch werden die Parameter für Ihr Bewegungssteuerungssystem und letztendlich die Parameter für Ihre Servoantriebsauswahl weiter definiert. Müssen Sie einen bestimmten Motor verwenden? Gibt es einen engen Platzbedarf? Bist du mit einem bestimmten Kommunikationsnetzwerk verheiratet? Wenn es im Design Ihres Projekts buchstäblich oder im übertragenen Sinne Spielraum gibt, stehen Ihnen mehr Optionen zur Verfügung, aber Sie wissen möglicherweise nicht, wo Sie anfangen sollen. Wenn Ihre Parameter enger definiert sind, können weniger Optionen zur Auswahl stehen, aber es könnte stattdessen gar keine geben. In diesem Fall müssen Sie möglicherweise umgestalten oder eine benutzerdefinierte Lösung in Betracht ziehen.

Alle richtigen Entscheidungen treffen

Sobald Sie Ihre Parameter eingestellt haben, können Sie sich ansehen, was verschiedene Servoantriebe zu bieten haben. Wie wir bereits gesagt haben, gibt es viele Faktoren zu berücksichtigen. ADVANCED Motion Controls verfügt über ein Suchtool für Servoantriebe, mit dem Sie Ihre Spezifikationen festlegen und Ihnen eine gefilterte Auswahl an Servoantrieben präsentieren können, die diese erfüllen.

Leistung

Servoantrieb verschiedene Leistungsstufen Strom SpannungAuf Anhieb ist der Leistungsbereich vielleicht der wichtigste Faktor bei der Auswahl von Servoantrieben. Sie müssen einen Servoverstärker finden, der die entsprechende Nennleistung für den Motor hat, mit dem Sie ihn koppeln.

Es ist ziemlich einfach: Wenn Ihr Antrieb nicht genug Leistung liefern kann, kann sich Ihr Motor nicht drehen, zumindest nicht mit dem gewünschten Drehmoment oder der gewünschten Geschwindigkeit. Aus diesem Grund ist es so wichtig, dass die Drehzahl- und/oder Drehmomentanforderungen Ihrer Anwendung definiert sind. Anhand der Eigenschaften Ihres Motors und seiner Belastung können Sie die notwendige Leistungsfähigkeit Ihres Servoantriebs ermitteln.

Servoantriebs-StromversorgungUmgekehrt möchten Sie auch sicherstellen, dass Ihr Servoantrieb für Ihren Motor nicht wesentlich überlastet ist. Wenn Sie zu viel Strom schieben, können Sie Ihren Motor in einem absolut unübertroffenen System leicht braten. Selbst wenn Sie Ihren Antrieb am unteren Ende seines Betriebsbereichs betreiben, wo er technisch der Motorleistung entspricht, wird er für eine präzise Steuerung nicht empfohlen. Es wäre, als würde man versuchen, sich die Haare mit einem Gartenrechen zu kämmen – man kann es immer noch tun, aber es ist einfach nicht für etwas so Kleines gedacht, und Sie werden nicht die gewünschten Ergebnisse erzielen.

Es ist auch wichtig, sich daran zu erinnern, dass, während der Antrieb den Motor mit Strom versorgt, die Energie des Antriebs auch von irgendwoher kommen muss. Servoantriebe haben einen Versorgungsspannungsbereich, daher müssen Sie sicherstellen, dass Sie diese Spannung für den Servoantrieb ordnungsgemäß bereitstellen können.

Jede Anwendung ist anders und es gibt so viele verschiedene Leistungsbereiche für Antriebe, dass es keinen Sinn macht, darüber zu diskutieren, welche Anwendungen welche Art von Servoantriebsleistung benötigen. Holen Sie sich einfach die genaueste Schätzung des Motorleistungsbedarfs Ihrer Anwendung und beginnen Sie Ihre Auswahl von dort aus.

Größe und Formfaktor

Auswahl des ServoantriebsIst Größe wirklich wichtig? Manchmal. Wenn Sie eine große Fertigungsmaschine oder ein Lagerportalsystem bauen, hat die Größe des Servoantriebs wahrscheinlich keinen Einfluss auf Ihre Anwendung. Für Anwendungen wie Robotik oder tragbare Geräte ist es jedoch entscheidend, einen Servoantrieb zu finden, der hineinpasst. Fazit: Wenn ein Laufwerk nicht passt, können Sie es nicht verwenden, daher ist es wichtig, eines auszuwählen, das passt.

Leider können Sie nicht immer mit der kleinsten Option gehen und im klaren sein. Größe geht im Allgemeinen Hand in Hand mit Macht. Als Faustregel gilt meist, je größer der Antrieb, desto mehr Leistung kann er abgeben. Der Drang nach kompakteren Servolösungen in der Industrie schafft jedoch einige Ausnahmen vom Trend, wie z ADVANCED Micro-Servoantriebe von Motion Controls. Ein in diesem Jahr hergestellter Servoantrieb kann sehr wahrscheinlich eine höhere Leistung haben als ein größerer Servoantrieb, der vor einigen Jahren hergestellt wurde, aber die allgemeine Regel gilt immer noch.

Laufwerke gibt es nicht nur in verschiedenen Größen, sondern auch in verschiedenen Formfaktoren. Dies wirkt sich darauf aus, wie ein Laufwerk in Ihr System integriert wird. Servoantriebe für Schalttafeleinbau sind der herkömmliche Formfaktor für Servoantriebe. Sie haben einen klammerförmigen Kühlkörper, mit dem sie an einer Schalttafel innerhalb oder außerhalb des Geräts montiert werden, daher der Name. Plattenmontierte Laufwerke gibt es in einer Vielzahl von Größen und somit in einer Vielzahl von Nennleistungen. Wenn der Rahmen Ihres Geräts dies zulässt, sollten Sie ein Laufwerk für den Schalttafeleinbau in Betracht ziehen.

Roboterhand mit ServoantriebWenn Sie jedoch eine kompaktere, eingebettete Lösung benötigen, sollten Sie einen Servoantrieb für die Leiterplattenmontage in Betracht ziehen, der auch als Plug-In-Antrieb bekannt ist. Diese Antriebe werden normalerweise direkt an eine Steuerplatine oder Montagekarte angeschlossen, die alle Verbindungen zum Motor, zur Versorgungsspannung, zum Feedback usw. aufweist. Servoverstärker für die Leiterplattenmontage werden am häufigsten in tragbaren Geräten, Robotern und kleineren Maschinen verwendet. Wenn Sie wenig Platz haben, ist ein PCB-montiertes Laufwerk wahrscheinlich die beste Wahl.

Für mobile Robotik wie autonome geführte Fahrzeuge möchten Sie möglicherweise einen fahrzeugmontierten Servoantrieb verwenden. Diese Laufwerke sind vollständig in einer Hartschale eingeschlossen, um sie sicher zu halten. Wie Platteneinbaulaufwerke haben sie einen großen Kühlkörper, der normalerweise mit dem Rahmen des Geräts verschraubt ist. Für robuste Anwendungen, die einen typischerweise großen Antrieb aufnehmen können, ist ein fahrzeugmontierter Antrieb eine ausgezeichnete Wahl.

Denken Sie daran, dass der Formfaktor nicht die Leistung eines Laufwerks bestimmt, sondern nur die Art und Weise, wie die Technologie verpackt ist. Es gibt Laufwerke für die Leiterplattenmontage, die Laufwerke für die Schalttafelmontage übertreffen können und umgekehrt.

Betriebsarten

Servoantrieb cnc-PlasmaschneiderAuch hier müssen Sie fragen: "Was macht Ihr Gerät?" Dies ist sehr wichtig, um zu bestimmen, wie Ihr Motor gesteuert werden soll und welche Betriebsarten Ihr Servoantrieb haben muss. Die gebräuchlichsten Betriebsarten sind Drehmoment- (Strom-), Geschwindigkeits- und Positionsmodus.

Wenn Sie einen Motor wünschen, der mit einem bestimmten Drehmoment läuft und keine externen Störungen kompensieren muss, ist der Drehmomentmodus wahrscheinlich ausreichend. In einigen Anwendungen ist die Hauptsteuerung besser geeignet, um die Geschwindigkeits- oder Positionsschleifen zu schließen, wodurch der Antrieb einfach im Drehmomentmodus betrieben werden kann. Nahezu jeder Servoantrieb, den Sie finden können, verfügt über einen Drehmomentmodus.

Alternativ ist der Geschwindigkeitsmodus bei vielen analogen und digitalen Servoantrieben verfügbar. Ein im Geschwindigkeitsmodus betriebener Antrieb verwendet ein Feedback-Gerät, um die Motordrehzahl zu verfolgen, sodass zusätzliche Leistung an den Motor gesendet wird, wenn er das Geschwindigkeitsziel nicht erreicht. Dies ist nützlich für Anwendungen wie Fördersysteme, Werkzeugmaschinen und mobile Robotik, bei denen Sie unabhängig von Laständerungen die gleiche Leistung wünschen.

Der Positionsmodus ist bei vielen digitalen Servoantrieben verfügbar. Es wird verwendet, wenn die Position des Motors für den Betrieb entscheidend ist, z. B. bei Fertigungsrobotern und 3D-Druckern. Wie der Geschwindigkeitsmodus beruht der Positionsmodus auf einem Feedback-Gerät, um seine Bewegung über die Zeit zu verfolgen. Absolute Positionsrückmeldegeräte können die wahre Position eines Rotors jederzeit identifizieren, unabhängig davon, wann das Gerät eingeschaltet wurde.

Wie bereits erwähnt, können der Geschwindigkeitsregelkreis und die Positionsregelkreise stattdessen von einem Controller geschlossen werden, aber Antriebe mit Geschwindigkeits- und/oder Positionsmodus können diese Last vom Controller nehmen oder diese Steuerungsebenen in eigenständigen Anwendungen bieten, die keinen haben externe Steuerung.

Nehmen Sie sich Zeit, um zu überlegen, welche Art von Steuerung Ihre Anwendung benötigt, dann können Sie bestimmen, welche Betriebsart Ihr Servoantrieb benötigt. Wenn Sie einen Servoantrieb benötigen, der den Betriebsmodus für verschiedene Aufgaben umschalten kann, bieten AMC-Digitalantriebe optional eine fliegende Modusumschaltung.

Zentralisierte vs. verteilte Steuerung (analog vs. digital)

Auswahl analoger ServoantriebeIn einem einachsigen Bewegungssystem ist Ihr Steuerungslayout weniger wichtig; Ob Sie sich für einen analogen oder einen digitalen Servoantrieb entscheiden, macht möglicherweise keinen großen Unterschied. Bei einem System mit mehreren Motorachsen muss man sich allerdings etwas mehr Gedanken machen. Ihre Wahl des Servoantriebs hängt stark davon ab, wie Sie Ihr Bewegungssteuerungssystem einrichten, insbesondere bei der Entscheidung zwischen analog und digital.

Wird es in Ordnung sein, wenn Ihre gesamte Steuerung von einer zentralen Quelle kommt und an jedes Laufwerk einzeln gesendet wird? In diesem Fall könnten Sie Ihr System entweder mit digitalen oder analogen Servoantrieben einrichten, solange Sie über einen leistungsstarken Controller verfügen, der die Logik verarbeiten kann. Sie müssen auch jeden Servoantrieb einzeln an die Steuerung anschließen, was normalerweise viel Verkabelung erfordert und dass alle Geräte etwas nahe beieinander liegen. Die analoge Servoantriebsfamilie von AMC, AxCent™, ist für eine zentralisierte Steuerung ausgelegt.

Wenn Sie jedoch die Steuerung mithilfe eines Netzwerks über das gesamte System verteilen möchten, müssen Sie digitale Servoantriebe wie die in den Antriebsfamilien DigiFlex® Performance™ und FlexPro™ von AMC verwenden. Digitale Servoantriebe können einen Teil der Verarbeitungslast der Steuerung verringern, indem sie ihre eigenen internen Prozessoren und Speicher verwenden. Die Positionssteuerung kann erreicht werden, indem einzelne Positionspunkte gesendet werden, wobei der Servoantrieb eine lineare Interpolation verwendet, um den Pfad zwischen den Punkten zu definieren (zyklisch synchroner Modus), oder 3 verwendenrd Ordnungsinterpolation, um den Pfad zwischen Punkten zu definieren (PVT- und PV-Modus). Für einfache Bewegungspfade oder wo sich die Bewegung immer wiederholt, können vorkonfigurierte Bewegungen auf den Antrieben durch einfache Befehle von der Steuerung oder von einem anderen Antrieb ausgelöst werden.

Netzwerk

Kommunikationsnetz für ServoantriebeWie bereits erwähnt, ermöglichen digitale Servoantriebe eine Netzwerksteuerung, sodass der Controller seine Befehle in einem Paket entlang einer „Daisy Chain“ von Servoantrieben senden kann, anstatt an jeden einzeln. Dies kann die Verdrahtung erheblich vereinfachen. Netzwerke sind auch bidirektional, sodass das Laufwerk Informationen an die Steuerung zurücksenden kann.

Unterschiedliche Servoantriebe sind jedoch für unterschiedliche Netze ausgelegt. Wenn Ihre Anwendung bereits auf die Verwendung eines bestimmten Netzwerks eingestellt ist, sollten Sie der Einfachheit halber dabei bleiben. Wenn Sie für Ihr Bewegungssteuerungssystem nicht an ein bestimmtes Netzwerk gebunden sind, haben Sie etwas mehr Entscheidungsfreiheit.

Für ein Echtzeitnetzwerk, das alles perfekt synchron hält, sollten Sie einen Servoantrieb mit Ethernet-basierter Netzwerkkommunikation wie EtherCAT, Ethernet Powerlink, PROFINET, Ethernet/IP und vielen anderen auswählen. Wenn Sie ein traditionelleres und kostengünstigeres Netzwerk wünschen, das dennoch robust und zuverlässig ist, sollten Sie sich für einen CANopen- oder Modbus-Servoantrieb entscheiden.

Benötigen Sie eine Maßanfertigung?

Kundenspezifische ServoantriebeNehmen wir an, Sie haben alle Kriterien durchgegangen, die Ihr Servoantrieb erfüllen muss, und dann gehen Sie zur Suche und können keinen einzigen Antrieb finden, der alle Kästchen ankreuzt. Wohin gehst du von dort? In einigen Fällen müssen Sie möglicherweise Ihr Design optimieren. Manchmal reicht eine kleine Anpassung. In anderen Fällen reicht eine Neugestaltung nicht aus oder ist überhaupt keine Option.

Hier sollten Sie eine modifizierte oder kundenspezifische Servoantriebslösung in Betracht ziehen. Modifizierte Servoantriebe können verschiedene Optimierungen aufweisen, wie z. B. Logikumkehrung, Schutzbeschichtung oder sogar Siebdruck Ihres Logos auf dem Gehäuse.

Wenn eine Modifikation nicht ausreicht, müssen Sie möglicherweise nach einer kundenspezifischen Servoantriebslösung suchen. Kundenspezifische Lösungen sind Servoantriebe, die ausschließlich für Ihre Anwendung entwickelt und gebaut werden. Ein kundenspezifischer Servoantrieb kann für Ihre Anwendung einen entscheidenden Unterschied machen und sein volles Potenzial entfalten, da er speziell auf Ihr Gerät zugeschnitten ist. Kundenspezifische Lösungen sind oft die wirtschaftlichsten Lösungen, wenn man die Integrationsprobleme berücksichtigt, die sie zusammen mit ihrer anwendungsspezifischen Funktionalität lösen können

ADVANCED Motion Controls ist immer bereit, willens und in der Lage, kundenspezifische Servoantriebe für das richtige Projekt zu entwerfen und zu bauen. Heute machen kundenspezifische und modifizierte Produkte jeweils etwa ein Drittel unseres Geschäfts aus, das restliche Drittel sind Standardprodukte.

Du bist nicht allein

Erscheint das alles überwältigend? Bitte mach dir keine Sorgen. Wir sind hier um zu helfen. Beim ADVANCED Motion Controls, wir verkaufen Ihnen nicht nur Servoantriebe; Wir arbeiten mit Ihnen zusammen, um ein Bewegungssteuerungssystem zu entwickeln, das für Sie funktioniert. Wir empfehlen Motoren, Kabel und Steuerungen, aber vor allem helfen wir Ihnen bei der Auswahl des Servoantriebs, der perfekt für Ihre Anwendung ist. Wir haben über 32 Jahre Erfahrung in der Branche, also lassen Sie uns diese nutzen, um Ihnen zu helfen.

 

von Jackson McKay, Marketingingenieur

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