Servoantriebe|Modular und kompakt

Der TONGHANG-Servoantrieb ist modular aufgebaut und jedes Funktionsmodul kann flexibel kombiniert werden, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Gleichzeitig hat es ein kompaktes Erscheinungsbild, eine geringe Größe, nimmt keinen Platz ein, lässt sich leicht in verschiedene Geräte integrieren und bietet Benutzern ein effizientes und komfortables Nutzungserlebnis.

Was ist der Unterschied zwischen VFD- und Servoantrieben?

VFD (Frequenzwandler) wird hauptsächlich zur Steuerung der Motordrehzahl durch Änderung der Stromversorgungsfrequenz verwendet. Es eignet sich für Fälle, bei denen die Präzisionsanforderungen nicht besonders hoch sind, wie z. B. bei der Drehzahlregelung von Lüftern und Wasserpumpen.
Der Servoantrieb wird zur Steuerung des Servomotors verwendet, der die Position, Geschwindigkeit und das Drehmoment des Motors genau steuern kann. Es kann eine hochpräzise Positionierung und eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit erreichen. Beispielsweise spielt es eine Schlüsselrolle in Szenarien wie der gemeinsamen Steuerung von Industrierobotern und der Werkzeugbewegung von CNC-Werkzeugmaschinen.
Leistungsmäßig zeichnen sich Servoantriebe durch eine höhere Präzision und ein besseres dynamisches Verhalten aus; VFD ist in einfachen Anwendungsszenarien zur Geschwindigkeitsregelung kostengünstiger. Darüber hinaus werden Servoantriebe normalerweise mit Servomotoren mit höherer Leistung verwendet, und VFD eignet sich im Allgemeinen für gewöhnliche dreiphasige Asynchronmotoren.

Servoantriebe|für jede Anwendung

Industrielle Automatisierung:In der Produktionslinie steuert der Servoantrieb präzise die Bewegung des Roboterarms, um ein schnelles Greifen, Handhaben und Zusammenbauen von Teilen zu ermöglichen. Mit seiner hochpräzisen Positionierung und seinen schnellen Reaktionseigenschaften gewährleistet es einen effizienten und stabilen Betrieb des Produktionsprozesses und verbessert so die Produktionseffizienz und Produktqualität erheblich.
CNC-Werkzeugmaschinenindustrie:Es kann die Bewegung von Werkzeugmaschinen genau steuern. Unabhängig davon, ob es sich um komplexe Konturbearbeitungen oder feine Bohr- und Fräsvorgänge handelt, kann gemäß den Programmieranweisungen eine Positionierungsgenauigkeit im Mikrometerbereich erreicht, die Verarbeitungsgenauigkeit sichergestellt und die Anforderungen der Präzisionsfertigung erfüllt werden.
Logistiklagersystem:Das automatisch geführte Fahrzeug (AGV) ist auf den Servoantrieb angewiesen, um die Fahrtrichtung und -geschwindigkeit genau zu steuern, flexibel im Lager zu pendeln, die Handhabungs- und Lageraufgaben von Waren zu erledigen, den Lagerlogistikprozess zu optimieren und die Lagerauslastung zu verbessern Raum und die Effizienz des Warenumschlags.
Medizinische Ausrüstung:In großen medizinischen Geräten wie CT und MRT treibt der Servoantrieb die Scankomponenten präzise an, um einen reibungslosen und genauen Scanvorgang zu gewährleisten, Garantien für den Erhalt hochauflösender medizinischer Bilder zu bieten und Ärzten bei der genauen Diagnose der Krankheit zu helfen.

Was ist ein Servosystem?

Das Servosystem ist ein automatisches Steuersystem.
Es besteht hauptsächlich aus einem Servoantrieb, einem Servomotor und einem Feedback-Gerät. Der Servoantrieb ist der Steuerkern, der das Befehlssignal empfängt und den Servomotor in Drehung versetzt. Der Servomotor ist der Aktuator zur Realisierung mechanischer Bewegungen. Das Feedback-Gerät (z. B. ein Encoder) gibt den tatsächlichen Betriebszustand des Motors (Position, Geschwindigkeit usw.) an den Antrieb zurück.

Am Beispiel von CNC-Werkzeugmaschinen kann das Servosystem die Position und Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs entsprechend dem CNC-Programm genau steuern, um die Bearbeitungsgenauigkeit sicherzustellen. Im Bereich der Robotik kann die Bewegungsbahn des Roboterarms genau gesteuert werden, sodass der Roboter verschiedene komplexe Aufgaben erledigen kann. Kurz gesagt, das Servosystem kann eine hochpräzise und reaktionsschnelle Geschwindigkeitspositions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentsteuerung erreichen.

Was sind die Grundelemente eines Servosteuerungssystems?

Regler
Dies ist das „Gehirn“ des Servosteuerungssystems. Es empfängt externe Führungssignale, wie zum Beispiel Soll-Werte für Position, Geschwindigkeit oder Drehmoment. Beispielsweise bestimmt die Steuerung bei der Steuerung von Industrieroboterarmen die Zielposition und Bewegungsgeschwindigkeit jedes Gelenks des Roboterarms anhand vorab geschriebener Programmanweisungen. Seine Hauptfunktion besteht darin, das Eingangssignal zu verarbeiten und zu berechnen und dann Steuersignale zu erzeugen, die an den Treiber gesendet werden.
Treiber
Der Treiber ist wie ein „Stromverteiler“. Es empfängt das Steuersignal von der Steuerung und wandelt es in eine für den Servomotor geeignete Form elektrischer Energie um. Es wandelt beispielsweise schwache Stromsignale in starke Stromsignale um, die ausreichen, um den Motor zum Laufen zu bringen. Außerdem können Strom, Spannung und andere Parameter des Motors angepasst werden, um das Ausgangsdrehmoment und die Drehzahl des Motors zu steuern.
Servomotor
Es ist der Aktuator des Systems. Es arbeitet entsprechend der vom Fahrer bereitgestellten Leistung, um eine mechanische Bewegung zu erzeugen. Beispielsweise treiben Servomotoren in CNC-Werkzeugmaschinen die Bewegung des Werkzeugs oder der Werkbank direkt an. Zu den Leistungsmerkmalen von Servomotoren gehören eine hochpräzise Drehzahlregelung, ein schnelles Reaktionsvermögen und ein großer Drehmomentabgabebereich.
Feedback-Gerät
Dies ist der „Monitor“ des Systems. Zu den gängigen Rückkopplungsgeräten gehören Encoder, Resolver usw. Sie können die tatsächliche Position, Geschwindigkeit und andere physikalische Größen des Servomotors in Echtzeit messen und diese Informationen an die Steuerung zurückmelden. Beispielsweise kodiert der Encoder den Drehwinkel der Motorwelle und gibt die Positionsinformationen in Form eines digitalen Signals an die Steuerung zurück, sodass die Steuerung die Regelstrategie entsprechend der Differenz zwischen Ist-Zustand und Ziel anpassen kann Zustand.

Servosysteme und -lösungen

Das Servosystem ist ein automatisches Steuersystem, das die Position, Geschwindigkeit und das Drehmoment des Motors genau steuert. Es besteht aus einem Servoantrieb, einem Servomotor und einem Feedback-Gerät. Der Antrieb treibt und steuert den Motor, und das Feedback-Gerät überwacht den Motorstatus in Echtzeit und gibt Rückmeldung an den Antrieb, wodurch eine hochpräzise Bewegungssteuerung erreicht wird.
Lösung
Bereich Industrieroboter:
Rüsten Sie die Robotergelenke mit einem hochpräzisen Servosystem aus, damit der Roboter komplexe Aufgaben wie Schweißen und Montage präzise erledigen kann. Durch die Optimierung des Regelalgorithmus des Antriebs wird die dynamische Reaktionsgeschwindigkeit des Roboters verbessert und der Bewegungsfehler reduziert.
Anwendung von CNC-Werkzeugmaschinen:
Verwenden Sie leistungsstarke Servomotoren und fortschrittliche Antriebe, um die Bewegung des Werkzeugs präzise zu steuern. Stellen Sie Lösungen mit automatischen Kompensationsfunktionen bereit, um Situationen wie Werkzeugverschleiß zu bewältigen und Bearbeitungsgenauigkeit im Mikrometerbereich sicherzustellen.
In Sachen Logistikautomatisierung:
Entwerfen Sie ein Servosystem für das automatisch geführte Fahrzeug (AGV), um dessen Fahrgeschwindigkeit und Lenkung genau zu steuern. Kombinieren Sie Sensor-Feedback und intelligente Navigationsalgorithmen, um einen effizienten und genauen Transport von AGVs in komplexen Lagerumgebungen zu erreichen

Der Zweck von Servomotoren

Industrielle Automatisierungsproduktion
In der Produktionslinie werden Servomotoren eingesetzt, um die Bewegung von Roboterarmen präzise zu steuern. Beispielsweise kann es im Automobilbau das Greifen, Schweißen und Zusammenbauen von Teilen präzise durchführen und dabei sicherstellen, dass die Positionsgenauigkeit jeder Aktion den Millimeter- oder sogar Mikrometerbereich erreicht, wodurch die Produktionseffizienz und die Produktqualität verbessert werden.
Bearbeitung von CNC-Werkzeugmaschinen
Servomotoren gehören zu den Kernkomponenten von CNC-Werkzeugmaschinen. Es treibt das Werkzeug oder die Werkbank an, um präzise lineare oder rotierende Bewegungen auszuführen, um eine Feinbearbeitung komplexer Teile zu erreichen. Beim Fräsen komplexer Formen können Servomotoren beispielsweise den Werkzeugweg streng nach Programmanweisungen steuern, um die Bearbeitung präziser zu gestalten.
Bereich Robotik
Ob Industrieroboter oder Serviceroboter, Servomotoren spielen eine Schlüsselrolle. Industrieroboter verlassen sich darauf, verschiedene Produktionsaufgaben zu erledigen; Bei Servicerobotern wie Reinigungsrobotern können Servomotoren ihre Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit genau steuern, um eine effiziente Reinigung zu erreichen.
Logistiklagersystem
Fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs) und automatische Lager- und Bereitstellungssysteme (AS/RS) verwenden Servomotoren. In AGVs steuern Servomotoren die Bewegung und Lenkung von Fahrzeugen, um Güter präzise zu transportieren. Im AS/RS steuert es das Heben und Senken von Regalen sowie die Lagerung und Entnahme von Waren, um die Lagereffizienz zu verbessern.
Druckausrüstung
Mithilfe von Servomotoren werden die Rotationsgeschwindigkeit und die Position des Druckzylinders gesteuert, um eine genaue Registrierung des gedruckten Musters sicherzustellen. Ganz gleich, ob es sich um den Zeitungsdruck oder den High-End-Albumdruck handelt, er kann eine genaue Ausrichtung von Farben und Mustern gewährleisten und so die Druckqualität verbessern.

Was ist ein AC-Servomotor?

Der AC-Servomotor ist ein Motor zur präzisen Steuerung.
Es ist ein Aktuator im Servosystem und arbeitet mit Wechselstrom. Sein Grundprinzip besteht darin, mit dreiphasigem Wechselstrom ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, um den Motorrotor in Drehung zu versetzen. Im Vergleich zu gewöhnlichen Wechselstrommotoren weisen Wechselstrom-Servomotoren eine bessere Steuerbarkeit auf.

So können beispielsweise Position und Geschwindigkeit präzise gesteuert werden. In CNC-Werkzeugmaschinen können AC-Servomotoren die Bewegung präzise steuern

Position und Geschwindigkeit des Werkzeugs gemäß den Anweisungen des CNC-Programms, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit höher wird. Gleichzeitig verfügt es auch über die Eigenschaften einer schnellen Reaktion. Bei einer Änderung des Steuersignals kann die Geschwindigkeit oder Position schnell angepasst werden. Es eignet sich für Anlässe mit hohen Anforderungen an die dynamische Leistung, wie z. B. den Gelenkantrieb von Industrierobotern, und stellt sicher, dass der Roboterarm verschiedene komplexe Bewegungen schnell und präzise ausführen kann.

Konstruktion von AC-Servomotoren

Stator
Der Stator ist der Teil des AC-Servomotors, der ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Es besteht hauptsächlich aus einem Statorkern und einer Statorwicklung. Der Statorkern besteht im Allgemeinen aus laminierten Siliziumstahlblechen, um Wirbelstromverluste im Kern zu reduzieren. Die Statorwicklung ist eine dreiphasige Wicklung, die nach einer bestimmten Regel in den Nuten des Statorkerns verteilt ist. Wenn dreiphasiger Wechselstrom in die Statorwicklung geleitet wird, entsteht ein rotierendes Magnetfeld. Die Rotationsgeschwindigkeit dieses Magnetfelds hängt von der Frequenz der Stromversorgung und der Anzahl der Polpaare des Motors ab.
Rotor
Es gibt viele Arten von Rotorstrukturen für AC-Servomotoren. Üblich sind Käfigrotoren und nichtmagnetische Becherrotoren.
Der Käfigläufer ähnelt dem Rotor eines gewöhnlichen Asynchronmotors. Es handelt sich um eine geschlossene Schleife, die aus einer Führungsschiene und einem Endring besteht. Wenn das rotierende Magnetfeld des Stators die Führungsschiene des Rotors schneidet, wird in der Führungsschiene ein induzierter Strom erzeugt, der mit dem Magnetfeld des Stators interagiert, um den Rotor in Drehung zu versetzen.
Der nichtmagnetische Becherrotor ist ein dünnwandiger Zylinder, der sich zwischen dem Stator und dem Innenstator befindet. Dieser Rotor hat ein kleines Trägheitsmoment, eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und kann eine hochpräzise Steuerung erreichen. Wenn sich das Statormagnetfeld dreht, wird im Rotor ein induzierter Strom erzeugt, der wiederum ein elektromagnetisches Drehmoment erzeugt, um den Rotor zu drehen.
Feedback-Geräte wie Encoder
AC-Servomotoren sind normalerweise mit Rückkopplungsgeräten wie Encodern ausgestattet. Der Encoder ist am Ende der Motorwelle installiert und kann die Position, Geschwindigkeit und andere Informationen des Motorrotors genau messen. Diese Informationen werden an den Servoantrieb zurückgemeldet, der den Betriebszustand des Motors basierend auf den Rückmeldungsinformationen und dem gegebenen Befehlssignal anpasst und so eine präzise Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentsteuerung erreicht.

Funktionsprinzip des AC-Servomotors

Prinzip der Magnetfelderzeugung
Wenn dreiphasiger Wechselstrom an die Statorwicklung des AC-Servomotors angelegt wird, wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Gemäß dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion dreht sich dieses rotierende Magnetfeld im Stator mit synchroner Geschwindigkeit (wobei die Netzfrequenz und die Polpaarzahl des Motors angegeben sind).
Rotorrotationsprozess
Wenn bei AC-Servomotoren mit Käfigläufern das rotierende Magnetfeld des Stators die Rotorstäbe schneidet, wird in den Rotorstäben eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt. Da die Rotorstäbe geschlossen sind, wird ein induzierter Strom erzeugt. Gemäß dem Kraftgesetz von Ampere wird dieser induzierte Strom durch die elektromagnetische Kraft im rotierenden Magnetfeld des Stators beeinflusst, und die elektromagnetische Kraft erzeugt ein elektromagnetisches Drehmoment, wodurch sich der Rotor in Richtung des rotierenden Magnetfelds dreht.
Bei AC-Servomotoren mit nichtmagnetischen becherförmigen Rotoren wird bei der Drehung des rotierenden Magnetfelds des Stators ein induzierter Strom im dünnwandigen Zylinder des Rotors erzeugt. Gemäß dem Kraftgesetz von Ampere interagiert dieser induzierte Strom mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators, um ein elektromagnetisches Drehmoment zu erzeugen, das den Rotor in Drehung versetzt.
Feedback-Kontrollmechanismus
AC-Servomotoren sind normalerweise mit Feedback-Geräten wie Encodern ausgestattet. Der Encoder misst die Position, Geschwindigkeit und andere Informationen des Motorrotors in Echtzeit und gibt diese Informationen an den Servoantrieb zurück. Der Servoantrieb vergleicht die Rückmeldungsinformationen mit dem gegebenen Befehlssignal (z. B. Zielposition, Zielgeschwindigkeit usw.). Wenn zwischen beiden ein Unterschied besteht, passt der Antrieb den Strom und die Frequenz an, die der Statorwicklung des Motors zugeführt werden, um den tatsächlichen Betriebszustand des Motorrotors (Position, Geschwindigkeit usw.) so nah wie möglich an den erforderlichen Zustand zu bringen das Befehlssignal, wodurch eine präzise Steuerung erreicht wird.

Methoden zur Drehzahlregelung von AC-Servomotoren

Variable Spannungs- und Frequenzgeschwindigkeitsregelung (VVVF)
Prinzip:Die Drehzahl des Motors wird durch Änderung der Spannung und Frequenz der Stromversorgung angepasst. Gemäß der Grundformel der Motorik ändert sich bei einer Änderung der Frequenz auch die Geschwindigkeit entsprechend. Um sicherzustellen, dass der Magnetfluss des Motors grundsätzlich unverändert bleibt, muss gleichzeitig die Spannung bei Änderung der Frequenz in einem bestimmten Verhältnis geändert werden.
Anwendungsszenario:Diese Methode wird häufig im Bereich der industriellen Automatisierung eingesetzt. Beispielsweise wird in einigen Förderbandsystemen, die eine Geschwindigkeitsregelung über einen weiten Bereich erfordern, die Geschwindigkeit des Förderbands genau gesteuert, indem die Frequenz und Spannung des AC-Servomotors geändert werden, um den unterschiedlichen Anforderungen des Produktionsprozesses gerecht zu werden.
Geschwindigkeitsregelung mit Vektorsteuerung
Prinzip:Der Statorstrom des Wechselstrommotors zerfällt in zwei Komponenten: den Erregerstrom, der das Magnetfeld erzeugt, und den Drehmomentstrom, der das Drehmoment erzeugt, und sie werden wie ein Gleichstrommotor separat gesteuert. Durch die genaue Steuerung dieser beiden Stromkomponenten wird eine leistungsstarke Drehzahlregelung des Motors erreicht. Diese Methode verwendet eine Koordinatentransformation, um die komplexe Steuerung des Wechselstrommotors in eine einfache Steuerung ähnlich der des Gleichstrommotors umzuwandeln.
Anwendungsszenario: Es wird häufig in hochpräzisen Werkzeugmaschinengeräten eingesetzt. Beispielsweise kann in CNC-Fräsmaschinen die Geschwindigkeitsregelung mit Vektorsteuerung es dem vom AC-Servomotor angetriebenen Werkzeug ermöglichen, die Geschwindigkeit bei der Durchführung komplexer Oberflächenbearbeitung genau zu steuern und so Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität sicherzustellen.
Direct Torque Control (DTC) Geschwindigkeitsregelung
Prinzip:Verwenden Sie das Drehmoment des Motors direkt als Steuerobjekt, berechnen Sie das Drehmoment und den Fluss des Motors durch Erfassen der Statorspannung und des Stroms des Motors und steuern Sie dann direkt den Schaltzustand des Motors gemäß den angegebenen Drehmoment- und Flussanweisungen Erzielen Sie eine schnelle und genaue Steuerung des Motordrehmoments. Einige komplexe Steuerverbindungen in der Mitte werden weggelassen, und der Steuerungsprozess ist direkter.
Anwendungsszenario:In Situationen, in denen die Drehmomentreaktionsgeschwindigkeit extrem hoch ist, wie beispielsweise im Antriebssystem von Hochleistungsaufzügen. Wenn der Aufzug startet, stoppt oder sich die Last ändert, kann der AC-Servomotor dank der direkten Drehmomentsteuerung schnell reagieren und die Fahrgeschwindigkeit und Stabilität der Aufzugskabine präzise steuern.

Eigenschaften des AC-Servomotors

Hochpräzise Steuerung
Der AC-Servomotor kann eine präzise Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentsteuerung erreichen. Dies liegt daran, dass es mit einem hochpräzisen Feedback-Gerät, beispielsweise einem Encoder, ausgestattet ist. Der Encoder kann die Position und Geschwindigkeit des Motorrotors in Echtzeit erfassen und dem Fahrer eine Rückmeldung geben. In CNC-Werkzeugmaschinen können beispielsweise AC-Servomotoren die Bewegungsposition des Werkzeugs mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich genau steuern und so die Bearbeitungsgenauigkeit gewährleisten.
Hohe dynamische Reaktion
Es verfügt über eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und kann die Geschwindigkeit, Position oder das Drehmoment schnell anpassen, wenn es Änderungen im Steuersignal empfängt. Dies ist auf den fortschrittlichen Steueralgorithmus und die leistungsstarke Motorstruktur zurückzuführen. Am Beispiel von Industrierobotern kann der AC-Servomotor in kurzer Zeit reagieren, wenn der Roboterarm die Bewegungsrichtung oder -geschwindigkeit schnell ändern muss, wodurch die Bewegung des Roboters agiler und präziser wird.
Großer Geschwindigkeitsbereich
Der AC-Servomotor verfügt über einen großen Drehzahlbereich und kann bei sehr niedrigen Drehzahlen stabil laufen und gleichzeitig höhere Drehzahlen erreichen. Bei einigen Geräten, die eine Feinbedienung erfordern, kann der Motor beispielsweise mit extrem niedrigen Drehzahlen laufen, um die Genauigkeit der Bedienung sicherzustellen; In Szenarien, die schnelle Bewegungen erfordern, kann die Geschwindigkeit schnell erhöht werden, um den Produktionsanforderungen gerecht zu werden.
Gute Betriebsstabilität
Aufgrund der Verwendung fortschrittlicher Motorkonstruktion und Steuerungstechnologie weist der AC-Servomotor eine gute Stabilität während des Betriebs auf. Es kann unter verschiedenen Lastbedingungen einen stabilen Betriebszustand aufrechterhalten. Beispielsweise kann in einer automatisierten Produktionslinie der AC-Servomotor auch dann, wenn die Last bis zu einem gewissen Grad schwankt, gemäß den vorgegebenen Parametern arbeiten, um die Kontinuität und Stabilität der Produktionslinie sicherzustellen.
Starke Überlastfähigkeit
AC-Servomotoren verfügen in der Regel über eine gewisse Überlastfähigkeit. Wenn eine Situation auftritt, in der die Nennlast für kurze Zeit überschritten wird, kann der Motor einem bestimmten Überlaststrom standhalten und weiterarbeiten. Diese Funktion ist in manchen Anwendungsszenarien, die mit plötzlichen hohen Belastungen zurechtkommen müssen, sehr wichtig. Wenn beispielsweise in Stanzgeräten dickere Materialien gestanzt werden müssen, kann der Motor kurzzeitig überlastet werden, um die Aufgabe abzuschließen.