Welches ist die beste Motortechnologie für eine Motion Control Anwendung? Von Hydraulik über Pneumatik bis hin zu Elektromechanik existieren zahlreiche Technologien, um Bewegungen zu erzeugen. Geht es um präzise Positionierung stehen viele Maschinenkonstrukteure vor der Wahl zwischen Schrittmotor- oder Servomotortechnologie, um die geforderten Leistungsanforderungen zu erfüllen. Dabei haben sowohl Schrittmotoren als auch Servomotoren ihren Platz in der Motion Control Welt zu recht verdient. Doch die Frage, wann welche Technologie eingesetzt werden sollte, löst stets große Diskussionen aus.
Schauen wir uns die folgende Debatte zwischen einem Verfechter von Schrittmotoren und einem von Servomotoren an:
Ingenieur A: „Ich verwende gerne Schrittmotoren. Sie sind einfach in der Anwendung, leicht einzurichten und arbeiten zuverlässig. Ich benötige nicht viele ausgefallene Steuerungsschemata, um mein System von Punkt A nach Punkt B zu bringen“.
Ingenieur B: „Ich favorisiere Servomotoren. Die Möglichkeit einen breiten Geschwindigkeits- und Drehmomentbereich abzudecken, passt perfekt zu meinem mehrachsigen Maschinenkonzept."
Die Ingenieure in dieser Debatte stammen aus zwei unterschiedlichen Branchen und arbeiten mit sehr unterschiedlichen mechanischen Systemen. Ingenieur A schätzt die Einfachheit des Schrittmotors in Bezug auf die Einrichtung, Bedienung und Inbetriebnahme. Dem Kommentar zu Punkt-zu-Punkt-Positionierung nach zu urteilen hat Ingenieur A wahrscheinlich die beste Lösung für seine Maschine gewählt. Schrittmotoren sind eine solide Wahl für einfache Punkt-zu-Punkt-Anwendungen, bei denen Laststörungen gering sind. Ingenieur B bevorzugt die vielfältigen Fähigkeiten von Servomotoren. Dies ist bei Anwendungen sinnvoll, die eine präzise Steuerung erfordern und über mehrere Achsen mit koordinierter Bewegung verfügen. Die hohe Bandbreite und die präzise Steuerung von Servomotoren mit geschlossenem Regelkreis ermöglichen dynamisch koordinierte Bewegungen für mehrachsige Maschinen.
Ingenieur B: „Ich habe schlechte Erfahrungen mit Schrittmotoren gemacht, als wir versucht haben, sie auf einer Achse mit wechselnden Laststörungen einzusetzen."
Ingenieur A: „Ich habe versucht, einen Servomotor zu verwenden, aber wenn er die Position erreicht hatte, bewegte er sich leicht hin und her, als er zum Stillstand kam, was zu Problemen bei der Produktbearbeitung führte.“
Als Ingenieur B einen Schrittmotor an einer Achse mit unvorhersehbaren Laststörungen verwendete, führten manche dieser Schwankungen dazu, dass der Motor Schritte verliert. Positionsfehler waren die Folge. Dieses Problem kann zwar durch die Ausstattung des Schrittmotors mit einem Rückführsystem behoben werden. Bei dieser Anwendung wird jedoch deutlich, dass der Schrittmotor mit offenem Regelkreis nicht die beste Wahl ist. Im Fall von Ingenieur A kann ein unsachgemäßes Tuning dazu beitragen, dass der Servomotor die richtige Position findet und hält. Die Positionierzeit und die Einschwingzeit kann von Anwendung zu Anwendung variieren und ist stark von Motorgröße, Last-Trägheitsverhältnis zwischen Rotor und Maschine und den Einstellungen des Servoregelkreises abhängig. Im Falle einer einfachen Punkt-zu-Punkt-Bewegung mit minimalen Laststörungen ist höchstwahrscheinlich der Schrittmotor die bessere Wahl, um am vorgesehenen Punkt zu stoppen und die Position ohne Vor- und Rückwärtsbewegung zu halten.
Für Ingenieur A war die einfache Punkt-zu-Punkt-Positionierung am besten mit einem Schrittmotor zu erzielen, während für Ingenieur B ein Servomotor für die Mehrachsenkoordination geeigneter war. Dieses Beispiel beleuchtet nur ein paar der Faktoren, die die Wahl zwischen Servo- und Schrittmotor beeinflussen können. Um zu bestimmen, welche Motortechnologie am besten zur jeweiligen Anwendung passt, prüft Kollmorgen in dem White Paper „Schrittmotor oder Servomotor: Welcher ist der Richtige für Sie?“
zahlreiche Applikationsfaktoren.
