Antriebsaufgaben

Servoantriebe von ESR kommen in den unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz und erledigen vielfältige Aufgaben wie

• Positionieren (Punkt-zu-Punkt)
• Drehbewegungen, Geschwindigkeitsprofile
• Werkzeugwechsel, Werkstückwechsel, Spindelpositionierung
• Achsensynchronisation (Elektronisches Getriebe, Elektronische Kurvenscheibe und Fliegende Säge)
• Mehrachs-Anwendungen, koordinierte Bewegung und Motion Control
• Wickeln, Pressen, Extrudieren: Drehmomentvorgabe und Kraftvorgabe
• Weitere Betriebsarten und Technologiefunktionen

Für die Auswahl des richtigen Servoantriebs ist außerdem zu berücksichtigen, ob der Servoregler SPS-Funktionen übernehmen soll und wie er angesteuert oder in ein Automatisierungssystem eingebunden werden soll.

Diese Seite bietet Ihnen einen Überblick über die gängigsten Einsatzfälle für Servoantriebe. Darüber hinaus werden in Sonderanwendungen auch ungewöhnliche Antriebsaufgaben mit ESR-Servoantrieben realisiert. Falls Ihre Anwendung also nicht dabei ist, setzen Sie sich mit uns in Verbindung. Wir beraten Sie gerne und unverbindlich.

Positionieren (Punkt-zu-Punkt)

Das klassische Einsatzgebiet eines Servoantriebs – in wenigen Millisekunden auf Nenndrehzahl beschleunigen, kurze Zeit später genauso schnell abbremsen und die Zielposition auf wenige Hundertstel Millimeter oder Grad genau erreichen.

Mit digitalen Servoreglern und AC-Servomotoren, Torquemotoren oder Linearmotoren:

In der Betriebsart „Lagezielvorgabe“ genügt die Übermittlung der gewünschten Zielposition (z. B. über Ethernet oder eine Feldbus-Schnittstelle), und der Antrieb fährt diese Position an – gemäß den zuvor definierten Parametern wie Verfahrgeschwindigkeit sowie Beschleunigungs- und Verzögerungs-Rampen. Mithilfe von Bewegungsprofilen kann die Positionierung optimiert werden, z. B. für Bewegungen mit besonders geringem Ruck. Das integrierte Teileprogramm ermöglicht darüber hinaus eine komplette Ablaufsteuerung im Gerät (Servoregler-integrierte SPS, siehe unten).

Typischerweise kommen AC-Servomotoren zum Einsatz, bei Bedarf mit Getrieben und/oder Haltebremsen, je nach Anwendung als rotatorischer Antrieb (z. B. Rundtische) oder angebaut an ein Linearmodul mit Zahnriemen, Spindel oder Zahnstange. Bei höheren Anforderungen an die Genauigkeit und Dynamik können die digitalen Servoregler auch mit Direktantrieben wie Torquemotoren oder Linearmotoren kombiniert werden.

Weitere Informationen: ▪ Digitale Servoregler ▪ AC-Servomotoren ▪ Torquemotoren ▪ Linearmotoren

Mit analogen Servoreglern und AC- oder DC-Servomotoren:

Die analogen Servoregler bieten keine eigene Betriebsart für das Positionieren. Hier übernimmt die übergeordnete Steuerung die Lageregelung und gibt über die ±10-Volt-Schnittstelle den Drehzahl-Sollwert vor. An der Zielposition angekommen, kann der optionale Halteregelkreis des Servoreglers dafür sorgen, dass die Position gehalten wird. Für Linearbewegungen kommen auch hier Linearmodule z. B. mit Zahnriemen oder Spindel zum Einsatz.

Weitere Informationen: ▪ Analoge Servoregler ▪ Servomotoren

Drehbewegungen, Geschwindigkeitsprofile

Mit ihrem besonders guten Regelverhalten und dem gleichmäßigen Motorlauf, dazu die exakt definierbaren Beschleunigungs- und Verzögerungs-Rampen, eignen sich analoge wie digitale Servoantriebe von ESR gleichermaßen für den Einsatz als drehzahlgeregelter Antrieb, z. B. in Prüfanwendungen oder Bearbeitungsmaschinen.

Mit digitalen Servoreglern und AC-Servomotoren oder Torquemotoren:

Die gewünschte Drehzahl wird in der Betriebsart „Geschwindigkeitsvorgabe“ über eine Kommunikations- oder die ±10-Volt-Schnittstelle vorgegeben, Beschleunigungs- und Verzögerungs-Rampen werden berücksichtigt. Die Regelkreise sorgen dafür, dass die Geschwindigkeit auch bei wechselnder Last beibehalten wird, z. B. während der Bearbeitung eines Werkstücks.

Unter Verwendung des Teileprogramms können die digitalen Servoregler selbsttätig komplette Drehzahlprofile durchlaufen. Solche Profile kommen z. B. bei der Herstellung optischer Datenträger zum Einsatz, wenn die noch flüssige Beschichtung abgeschleudert wird. Spezielle Teileprogramm-Sätze erleichtern die Definition der unterschiedlichen Rampenformen und -steilheiten im Drehzahlprofil. Das Teileprogramm kann mehrerer solcher Profile gleichzeitig verwalten und den Anwender z. B. über die digitalen Eingänge oder über eine Ethernet- oder Feldbus-Schnittstelle das gewünschte Profil auswählen lassen.

Weitere Informationen: ▪ Digitale Servoregler ▪ AC-Servomotoren ▪ Torquemotoren

Mit analogen Servoreglern und AC- oder DC-Servomotoren:

Die gewünschte Drehzahl wird über die ±10-Volt-Schnittstelle vorgegeben. Durch die analoge Regelung erzielen die analogen Servoregler von ESR eine besonders hohe Regelgüte. Beste Gleichlaufeigenschaften werden mit DC-Servoantrieben erzielt, z. B. für Messanwendungen.

Weitere Informationen: ▪ Analoge Servoregler ▪ Servomotoren

Werkzeugwechsel, Werkstückwechsel, Spindelpositionierung

In manchen Anwendungen soll die Drehbewegung gelegentlich unterbrochen und die Achse auf eine bestimmte Position bewegt werden, z. B. um das Werkstück oder das Werkzeug zu wechseln.

Mit digitalen Servoreglern und AC-Servomotoren oder Torquemotoren:

Auch auf diesen Einsatzfall sind die digitalen Servoregler von ESR bereits vorbereitet. Nachdem alle erforderlichen Parameter einmal angegeben wurden, genügt ein Signal an einem digitalen Eingang oder über die Ethernet- oder Feldbus-Schnittstelle, um die Spindelpositionierung einzuleiten bzw. die Drehbewegung wieder aufzunehmen.

Weitere Informationen: ▪ Digitale Servoregler ▪ AC-Servomotoren ▪ Torquemotoren

Mit analogen Servoreglern und AC- oder DC-Servomotoren:

Bei analogen Servoantrieben übernimmt diese Aufgabe typischerweise die übergeordnete Steuerung. Für einfache Anwendungen kann alternativ auch hier die optionale Halteregelkreis-Funktion verwendet werden.

Weitere Informationen: ▪ Analoge Servoregler ▪ Servomotoren

Achsensynchronisation (Elektronisches Getriebe, Elektronische Kurvenscheibe und Fliegende Säge)

In vielen Maschinen hängt die Bewegung einer Achse von der einer anderen Achse ab. Mechanische Lösungen sind aufwändig in der Realisierung und in der Wartung und führen zu Verschleiß, deshalb wird das Prinzip der „Königswelle“ in neueren Anwendungen oder bei der Modernisierung alter Maschinen in der Regel durch eine elektronische Lösung ersetzt.

Über die hier vorgestellten Ansätze hinaus gibt es weitere Möglichkeiten für die koordinierte Bewegung mehrerer Achsen, insbesondere wenn die zentrale Führungsachse entfallen und die Synchronisation ganz der übergeordneten Steuerung überlassen werden kann (siehe unten).

Mit digitalen Servoreglern und AC-Servomotoren, Torquemotoren oder Linearmotoren:

Die digitalen Servoregler von ESR bieten mit der Betriebsart „Elektronisches Getriebe“ die Möglichkeit, eine Folgeachse mit einem frei wählbaren Übersetzungsverhältnis den Bewegungen einer Führungsachse folgen zu lassen.

Wenn das Übersetzungsverhältnis zwischen Führungs- und Folgeachse nicht konstant ist, kommt die Funktion „Elektronische Kurvenscheibe“ zur Anwendung. Mithilfe eines Software-Tools lässt sich die „Form“ der elektronischen Kurvenscheibe komfortabel an die Anwendung anpassen (z. B. für Verpackungsmaschinen oder Stanzen).

Ein besonderer Einsatzfall ist ein kontinuierlicher Materialfluss, der nicht unterbrochen werden soll, während das Material durchtrennt, bedruckt, geprüft oder sonstwie bearbeitet werden soll. Hierfür wird ein spezieller, sich wiederholender Bewegungsablauf benötigt: Während der Bearbeitung muss die Folgeachse mit dem Materialfluss synchron laufen, danach muss sie wieder auf ihre Ausgangsposition zurückfahren. Diese Funktion, „Fliegende Säge“ genannt, ist in den digitalen Servoantrieben von ESR bereits integriert (teilweise optional) und verlangt nur einen geringen Aufwand bei der Einstellung aller benötigten Parameter (wie Schnittlänge, Rücklaufgeschwindigkeit usw.).

Abgerundet wird der Funktionsumfang durch die frei wählbaren Schaltpunkte, mit deren Hilfe bei Verwendung als Führungsachse bis zu acht digitale Ausgänge automatisch in Abhängigkeit vom Lage-Istwert gesetzt werden können.

Weitere Informationen: ▪ Digitale Servoregler ▪ AC-Servomotoren ▪ Torquemotoren ▪ Linearmotoren

Mit analogen Servoreglern und AC- oder DC-Servomotoren:

Beim Einsatz von analogen Servoantrieben übernimmt die übergeordnete Steuerung die Koordination der Folgeachsen. Mithilfe der optionalen Synchronisationsbaugruppe kann eine inkrementgenaue Synchronisation zweier Achsen erzielt werden.

Weitere Informationen: ▪ Analoge Servoregler ▪ Servomotoren

Mehrachs-Anwendungen, koordinierte Bewegung und Motion Control

Für die flexible koordinierte Bewegung mehrerer Achsen, z. B. in Handling- und Montage-Systemen oder Pick+Place-Anwendungen, kommen leistungsfähige Mehrachs-Steuerungen zum Einsatz. Diese berechnen aus den aktuellen Istwerten und der gewünschten Bahnkurve ständig neue Sollwerte für die einzelnen Achsen. So können beispielsweise Roboter-Funktionen, synchrone Bewegungsabläufe oder Wegoptimierungen über mehrere Achsen realisiert werden.

Mit digitalen Servoreglern und AC-Servomotoren, Torquemotoren oder Linearmotoren:

Ein schneller, echtzeitfähiger Kommunikationskanal (z. B. EtherCAT oder CANopen) sorgt dafür, dass die Sollwerte laufend an alle Achsen übermittelt werden. Mit dem „Interpolated Position Mode“ und drei weiteren zyklisch-synchronen Betriebsarten können die digitalen Servoregler von ESR diese Sollwerte verarbeiten, gegebenenfalls feininterpolieren und in Bewegungen umsetzen.

Weitere Informationen: ▪ Digitale Servoregler ▪ AC-Servomotoren ▪ Torquemotoren ▪ Linearmotoren

Mit analogen Servoreglern und AC- oder DC-Servomotoren:

Über die ±10-Volt-Schnittstelle sind auch die analogen Servoregler von ESR in Mehrachs-Anwendungen einsetzbar, in denen es auf koordinierte Bewegungen ankommt.

Weitere Informationen: ▪ Analoge Servoregler ▪ Servomotoren

Mit dem Mehrachs-Servosystem und beliebigen Servomotoren:

Das Mehrachs-Servosystem, bestehend aus Motion-Control-Modulen und Servo-Power-Modulen, ist speziell für die koordinierte Bewegung mehrerer Achsen ausgelegt. Das Besondere: Hier können unterschiedlichste Motortypen und -bauformen parallel eingesetzt und flexibel angesteuert werden.

Weitere Informationen: ▪ Mehrachs-Servosystem ▪ Servomotoren ▪ Torquemotoren ▪ Linearmotoren

Wickeln, Pressen, Extrudieren: Drehmomentvorgabe und Kraftvorgabe

Vorteile von ESR-Servoantrieben gegenüber anderen geregelten Antrieben sind u. a. die hochgenaue und -dynamische Stromregelung sowie ihre Eigenschaft, bereits im Stillstand oder bei niedrigen Drehzahlen das volle Drehmoment (Stillstandsmoment) aufzubauen. Die präzise Stromregelung ermöglicht eine feinfühlige Momentenregelung, wie sie z. B. in Wickelmaschinen zum Einsatz kommt. Das hohe Stillstandsmoment macht man sich beispielsweise bei Pressen zunutze.

Mit digitalen Servoreglern und AC-Servomotoren, Torquemotoren oder Linearmotoren:

In der Betriebsart „Momentenvorgabe“ oder „Kraftvorgabe“ kann der Strom-Sollwert über eine Ethernet-, Feldbus- oder die ±10-Volt-Schnittstelle direkt vorgegeben werden. Zum Schutz von Servoregler und -motor sorgen Überwachungsfunktionen dafür, dass der Antrieb nicht überlastet wird.

Weitere Informationen: ▪ Digitale Servoregler ▪ AC-Servomotoren ▪ Torquemotoren ▪ Linearmotoren

Mit analogen Servoreglern und AC- oder DC-Servomotoren:

Der Momenten-Sollwert wird über die ±10-Volt-Schnittstelle vorgegeben. Auch hier schützen Überwachungsfunktionen Servoregler und -motor vor Überlastung.

Weitere Informationen: ▪ Analoge Servoregler ▪ Servomotoren

Weitere Betriebsarten und Technologiefunktionen

Wir entwickeln unsere Geräte ständig weiter – neue Funktionen kommen hinzu, bestehende Funktionen werden erweitert und verbessert. Häufig sind es unsere Kunden, die uns vor neue Herausforderungen stellen, und wir sind nicht eher zufrieden, bis wir Sie als Kunden zufrieden gestellt haben.

Weitere Informationen: ▪ Lösungen

SPS-Funktionen

Mit dem Teileprogramm der digitalen Servoregler von ESR lassen sich komplette Ablaufsteuerungen im Gerät realisieren. Darüber hinaus kann über das Teileprogramm auf alle im Servoregler enthaltenen Technologiefunktionen und die verschiedenen Schnittstellen zugegriffen werden.

Zur Anzeige von Istwerten und zur Beeinflussung des Programmablaufs kann z. B. ein Bedienterminal verwendet werden. In einfachen Anwendungen genügen mitunter Taster, Schalter und Kontrolllampen. Dadurch lässt sich in Anwendungen mit einer oder wenigen, weitgehend voneinander unabhängigen Achsen oft sogar die komplette übergeordnete Steuerung einsparen.

Weitere Informationen: ▪ Digitale Servoregler ▪ Positioniersteuerungen

Kommunikation mit übergeordneten Steuerungen

Bei der Auswahl des geeigneten Servoantriebs spielt nicht zuletzt die Frage eine Rolle, wie der Antrieb in das Automatisierungssystem eingebunden werden soll. Alle Servoantriebe von ESR bieten mit der ±10-Volt-Schnittstelle eine einfache Möglichkeit zur Sollwert-Übermittlung (Strom oder Drehzahl). Die digitalen Ein- und Ausgänge sowie die USB- oder serielle Schnittstelle der digitalen Servoregler bieten weitere Kommunikationsmöglichkeiten. Optional sind diese Geräte auch mit Ethernet- oder Feldbus-Schnittstelle erhältlich (z. B. EtherCAT, CANopen, Profinet, Modbus/TCP oder Profibus-DP).

Weitere Informationen: ▪ Servoregler ▪ Ethernet- und Feldbus-Schnittstellen