Grundlagen: Servoregler – intelligente Mittler in automatisierten Servosystemen

Matthias Beetz, Baumüller Nürnberg GmbH

Lesedauer ca. min.

Der Servoregler ist ein elektronisches Steuerelement für Servomotoren. Er hilft dabei, diese schnell und präzise anzusteuern, indem er Signale entsprechend verstärkt oder abmindert.

Vor allem Prozesse, in denen Motoren im Millisekunden-Bereich auf hohe Drehzahlen beschleunigt und wieder gebremst oder vorgegebene Drehzahlen gehalten werden müssen, sind dadurch zuverlässig umsetzbar. Außerdem sorgt der Servoregler dafür, dass der Motor eine bestimmte Position halten bzw. eine vordefinierte Position anfahren kann oder, je nach vorgewählter Betriebsart, ein vorgegebenes Drehmoment halten kann.

Zur Begriffsabgrenzung:
Diese ist leider häufig etwas ungenau. Synonym kann noch die Bezeichnung Servoumrichter verwendet werden. Manche Hersteller verwenden auch den Begriff Servoverstärker. Der Begriff Servoregler ist allerdings treffender, da er die heutige Funktionsvielfalt des Bauteils – die sich nicht lediglich auf das Umrichten und Verstärken von Signalen beschränkt – deutlich besser beschreibt.

Definition – Was ist ein Servoregler?

Der Servoregler ist das Bindeglied zwischen Servomotor und einer übergeordneten Steuerung (SPS = speicher­programmierbare Steuerung oder PLC = programmable logic controller genannt). Er passt das Ursprungssignal an und gibt es an den Motor weiter. Der Regler ermöglicht somit eine extrem genaue Regelung von Position, Drehzahl und Drehmoment. Dadurch kann der Servomotor bestimmte Stellungen mit höchstmöglicher Präzision und Geschwindigkeit ansteuern und halten. Das Drehmoment bleibt dabei erhalten, was einen sehr schnellen Wechsel zwischen Stillstand und verschiedenen Drehzahlen erlaubt.

Alternative Begrifflichkeiten

  • Servoumrichter
  • Servoverstärker

Gemeint ist dasselbe. Die Begriffe Servoumrichter und Servoverstärker sind streng genommen aber veraltet, da sich der Funktionsumfang durch den technischen Fortschritt massiv erweitert hat. Servoregler ist deshalb die präzisere und zeitgemäßere Bezeichnung, weshalb sie auch bei unserer b-maXX-Servoregler-Familie von Baumüller zum Einsatz kommt.

Gesamtsystem eines Servoantriebs und die Rolle des Reglers innerhalb des Systems.

Einsatzbereiche

Die präzise sowie dynamische Regelung von Servomotoren spielt heute in zunehmend vielen Branchen und Einsatzbereichen eine entscheidende Rolle, weshalb an dieser Stelle nur eine beispielhafte Auswahl gegeben werden kann:
  • Papier- und Drucktechnik
  • Verpackungsanlagen
  • Fördertechnik
  • Kunststoffherstellung
  • Medizintechnik
  • Robotik
  • E-Mobilität

Ein besonders großer Anwendungszweig ist die Textilindustrie. Die genaue, gleichmäßige und schnelle Produktion – beispielsweise von Nähten oder Versteppungen – erfordert eine überaus präzise Steuerung.

Ähnliches gilt auch in der Metallbearbeitung: Bohrungen, Biegungen, verschiedene Oberflächenbehandlungen und das Schneiden mit Plasma- oder Lasertechnik erfordern ein ebenso hohes Maß an Präzision und dynamischen Regelungsmöglichkeiten, die digital parametriert und automatisiert umsetzbar sind.

Die Vorteile der Servotechnik im Vergleich zu herkömmlichen Antrieben

Die Einheit von digitaler Steuerung, Servomotor und zwischengeschaltetem Servoregler bietet zahlreiche Vorteile. Diese kommen besonders in der Automatisierung und Robotik zum Tragen, weshalb sich die Technik zunehmend durchsetzt.

Anreihbarkeit

Mit anreihbaren Servoreglern von Baumüller lassen sich mehrere Servomotoren unkompliziert anreihen, die dann auch asynchron arbeiten können. So lassen sich sehr individuelle Systeme umsetzen. Spätere Anpassungen sowie die Integration in bestehende Konzepte lassen sich damit besonders flexibel verwirklichen.

Präzision

Über den Servoregler sind Drehzahlen und Drehmoment präzise bestimmbar. Dadurch lassen sich vordefinierte Ziele genau ansteuern und halten. Eine Steigerung und Senkung der Drehzahl lässt sich außerdem in Sekundenbruchteilen auf die Zielmarke justieren.

Sicherheit

Der Servoregler bietet auch die Möglichkeit, Elektromotoren von einer zentralen Stelle aus abzuschalten, was ein Plus an Sicherheit mit sich bringt. Im Gegensatz zur individuellen Abschaltung einzelner Motoren kann im Notfall direkt simultan gestoppt werden. Eine solche Möglichkeit bieten beispielsweise die Baumüller-Servoregler der b-maXX-5000-Familie.

Effizienz und Kosteneinsparung

Hohe Leistung wird mit geringen Energiekosten gepaart. Während die Betriebskosten optimiert werden, wird der Initialaufwand niedrig gehalten. Baumüller bietet mit seinem Connect-Drive-System eine Möglichkeit, die Servoantriebe besonders wirtschaftlich zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Außerdem ist der Wartungsaufwand gering und die Lebensdauer hoch.

Intelligenz im Regler

Funktionen, die früher in einer zentralen Steuerung angesiedelt waren, können heute im Antrieb selbst umgesetzt werden. Das bedeutet zum einen Konnektivität über Bussysteme und zum anderen Automatisierung. Über den Servoregler lassen sich im Antriebssystem Daten generieren und verarbeiten. Diese können dann genutzt werden, um etwa Optimierungen am Prozess durchzuführen.

Detaillierte Informationen zu intelligenter Antriebstechnik von Baumüller erhalten Sie hier.

Vorteile für individuelle Prozessabläufe am Beispiel der Textilindustrie

Ein Paradebeispiel für die Anwendung von Servosystemen ist die industrielle Fertigung von Textilprodukten. Komplexe Vielnadel-Steppstichmaschinen können etwa durch einen entsprechenden Antrieb extrem hohe Näh- bzw. Steppgeschwindigkeiten erreichen, die zu deutlich gesteigerter Produktivität führen.

Da solche Verfahren einen sehr hohen Grad an Präzision erfordern, müssen die hierbei eingesetzten Servomotoren feinste Bewegungen ausführen, deren Reaktionszeit im Mikrosekunden-Bereich liegt. Die Anforderungen dieser Art der Fertigung werden durch Baumüller-Servomotoren mit entsprechenden Reglern erfüllt.

Zusammenfassung – alles auf einen Blick

Der Servoregler bietet als Mittler zwischen Steuerung und Motor bzw. Motoren eine flexible und dynamische Möglichkeit der Einstellung. Einsatzgebiete sind nahezu alle produzierenden Branchen, in denen besonders hohe mechanische Präzision und Flexibilität gefragt sind. Änderungen am Gesamtsystem und Anpassungen an Sicherheitsanforderungen lassen sich auch im Nachhinein unkompliziert umsetzen, ohne das bestehende Set-up ändern zu müssen.

Für nähere Informationen zu unseren Servoreglern können Sie jederzeit gerne persönlich Kontakt zu uns aufnehmen.

Haben Sie noch Fragen?

Matthias Beetz
Training Engineer Academy I Baumüller Nürnberg GmbH

Unser zuständiger Experte hilft Ihnen gerne weiter.

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