Servo- und Schrittantriebe

Servoantriebe bewegen Achsen schnell und genau auf eine Position, etwa in Werkzeugmaschinen, Robotern und Verpackungsanlagen. Meist arbeitet ein permanenterregter Synchronmotor mit kleinem Läuferträgheitsmoment an einem Servoregler. Ein Geber auf der Welle meldet die Läuferlage für die elektronische Kommutierung und liefert Drehzahl und Position. Resolver sind robust, Sin/Cos- und Absolutwertgeber sehr fein; ein Multiturn-Absolutwertgeber kennt die Position sofort nach dem Einschalten, ein Inkrementalgeber braucht eine Referenzfahrt.

Geregelt wird in einer Kaskade: Der Lageregler gibt dem Drehzahlregler den Sollwert, dieser dem Stromregler. Der innere Stromkreis ist der schnellste, deshalb wird von innen nach außen eingestellt. Für die Auslegung zählt nicht nur das Moment, sondern auch das Trägheitsmoment der Last. Ein Getriebe verkleinert es auf der Motorseite mit dem Quadrat der Übersetzung. Ist die reduzierte Lastträgheit viel größer als die des Motors, wird die Achse weich und neigt zum Schwingen.

Schrittmotoren drehen um einen festen Winkel je Steuerimpuls, häufig 1,8 Grad, also 200 Schritte je Umdrehung. Sie laufen meist ohne Rückführung: Die Steuerung zählt die ausgegebenen Schritte und nimmt an, dass der Motor folgt. Bei Überlast oder zu steilen Rampen verliert er Schritte unbemerkt. Mikroschritt teilt den Vollschritt elektronisch und macht den Lauf ruhiger, erhöht aber nicht das Moment. Mit steigender Schrittfrequenz sinkt das verfügbare Moment deutlich.