Een elektrische servomotor drive is de besturingseenheid die de beweging van een servomotor en het aandrijfsysteem van stroom voorziet en regelt. Het regelt koppel, snelheid en positie zodat machines snel kunnen accelereren en stabiele prestaties kunnen leveren, voordat ze nauwkeurig afremmen en gecontroleerd tot stilstand komen. Dit niveau van controle is essentieel bij de bouw van machines en systemen en helpt engineeringteams om nauwkeurigheid, herhaalbaarheid en een constante productkwaliteit te realiseren.
Servomotor drives zijn te vinden in zowel gecentraliseerde als gedecentraliseerde architecturen en ondersteunen alles van eenvoudige éénassige positioneringssystemen tot complexe roterende, kruis- of multi‑assige systemen. Moderne versies gaan nog een stap verder: ze combineren motion control met multi‑protocolcommunicatie en geïntegreerde veiligheidsfuncties, waardoor ze uitstekend geschikt zijn voor de flexibele, verbonden en veiligheidsgerichte machineontwerpen.
Servomotor drives met veiligheidscertificering spelen een cruciale rol bij de bescherming van operators, machines en processen. Naarmate de eisen op het gebied van functionele veiligheid toenemen, hebben ingenieurs aandrijfsystemen nodig die hoge prestaties leveren en tegelijkertijd de risico’s tijdens het gebruik beperken.
Om dit te ondersteunen, bieden onze elektrische aandrijvingen met functionele veiligheid:
Een breed scala aan veiligheidsfuncties helpt machinebouwers om aan veeleisende normen te voldoen en tegelijkertijd de engineering beheersbaar te houden. Hieronder vallen belangrijke functies zoals:
Samen zorgen deze functies voor een veiligere inbedrijfstelling, een soepelere werking en meer flexibiliteit bij het ontwerpen van machinearchitecturen die aan de voorschriften voldoen.
De CMMT‑AS‑S3 voldoet aan deze toenemende veiligheidseisen. Het combineert onze expertise op het gebied van motion control met een uitgebreide reeks gecertificeerde veiligheidsfuncties. Het biedt dus een krachtige, toekomstbestendige‑optie voor OEM's die willen standaardiseren op een‑zonder in te boeten aan prestaties of integratiemogelijkheden.
Onze servomotor drives laten zich naadloos integreren in een breed scala aan besturingsomgevingen. Ze ondersteunen PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP en andere industriële netwerken, waardoor de communicatie consistent blijft en er geen extra hardware nodig is. Deze flexibiliteit maakt het eenvoudiger om architecturen te hergebruiken en aan te passen aan‑specifieke besturingssystemen.
Dankzij een open, schaalbaar ontwerp kunnen engineeringteams onze aandrijvingen moeiteloos in verschillende automatiseringsomgevingen integreren. U kunt voortbouwen op bestaande concepten, motion-configuraties opschalen en besturingsstrategieën aanpassen, terwijl u de flexibiliteit behoudt om het besturingssysteem te kiezen dat het meest geschikt is voor de machine.
Dankzij stapsgewijze setup tools, ingebouwde communicatiepoorten en overzichtelijke parameterstructuren kunnen teams machines veel gemakkelijker snel en betrouwbaar in gebruik nemen. Hoewel minder bekabeling zorgt voor een overzichtelijkere installatie, ligt het echte voordeel in gestroomlijnde werkprocessen die de inspanning tot een minimum beperken, foutenbronnen verminderen en een snelle, zorgeloze inbedrijfstelling mogelijk maken.
Bij Festo vindt u elektrische servomotor drives in de vorm van servomotor drive controllers of stappenmotorcontrollers.
Het assortiment servomotor drives is speciaal ontworpen voor onze servomotoren, tandriemassen, kogelomloopspindels en elektrische cilinders. Ze zijn ideaal in combinatie met engineeringsoftware en bieden bovendien uitgebreide veiligheidsoplossingen voor mechanische en aandrijfsystemen. In combinatie met ons automatiseringsplatform en andere uitgebreide oplossingen voor motion control bieden de servomotor drives een vrijwel onbeperkt scala aan oplossingen voor industriële automatiseringstaken. Hierbij worden ze ondersteund door innovatieve softwareoplossingen voor engineering en configuratie. Dankzij de grote verscheidenheid aan beschikbare veldbussen, zoals Ethernet/IP, EtherCAT®, PROFINET, Modbus® en CANopen en DeviceNet®, zijn de servocontrollers bij uitstek geschikt om rechtstreeks te communiceren met vrijwel alle programmeerbare logische controllers (PLC’s).
De elektrische, multiprotocol-compatibele servomotor drive CMMT-AS maakt als standaard servomotor drive deel uit van ons kernassortiment en is een van de meest compacte servomotor drives op de markt. Het wordt gekenmerkt door een nauwkeurige regeling van kracht, snelheid en positie. De software zorgt ervoor dat de inbedrijfstelling snel en eenvoudig verloopt, en de gewenste veldbusvariant kan ook individueel worden ingesteld.
Onze motorcontroller CMMP-ASis daarentegen dankzij de talrijke interfaces en functies bijzonder geschikt voor gedecentraliseerde motion-toepassingen. Dankzij de gestandaardiseerde interfaces kan het eenvoudig worden geïntegreerd in het mechatronische, meerassige modulaire systeem.
Ons assortiment stappenmotorcontrollers biedt een eenvoudige en kostenefficiënte manier om elektrische bewegingen te realiseren; het maakt bewegen en positioneren eenvoudiger dan ooit tevoren – en is veel voordeliger dan conventionele elektrische oplossingen.
Voor taken waarbij weinig vermogen nodig is, is de elektrische servomotor drive met ondersteuning voor meerdere protocollen CMMT-ST zeer efficiënt en heeft zich vooral bewezen bij positioneringstaken en punt-tot-punt motion-oplossingen. Hij is 50% compacter dan onze kleinste servomotor drive CMMT-AS en daarom perfect voor gebruik in eenvoudige toepassingen.
Om een productieproces zo rendabel mogelijk te maken dienen de gebruikte productiemachines te voldoen aan een aantal essentiële eisen:
Dit zijn punten waarin elektrische aandrijfsystemen excelleren. Voor de basisbewegingen en basisfuncties kunnen eenvoudige asynchrone motoren als aandrijving gebruikt worden, vaak aangestuurd door een frequentieregelaar. Maar waar de bewegingen dynamischer worden, met hogere snelheden, acceleraties, deceleraties en een nauwkeurig volgen van een bewegingsprofiel, daar worden vaak servosystemen ingezet. Een motion controller stuurt dan via een veldbus de servo drives (ook wel servo controllers genoemd) aan, en zorgt zo voor een nauwkeurige synchronisatie van de verschillende bewegingen in de machine.
Een motion controller kan eenvoudige punt tot punt bewegingen aansturen, maar zijn echte kracht ligt toch in het realiseren van complexere bewegingsprofielen, vaak zijn dit gecoördineerde bewegingen tussen verschillende actuatoren. Dit kan gaan van het zacht en geruisloos, mooi synchroon laten lopen van twee lineaire bewegingen tot het uitvoeren van complexe CNC taken, zoals bij een draaibank of freestafel bijvoorbeeld.
Maar wat is nu juist een servosysteem ? Per definitie regelt een servosysteem de positie, snelheid, acceleratie en koppel (of kracht) in een mechanisch systeem (niet noodzakelijk deze vier parameters simultaan).
Een elektrisch servosysteem bestaat doorgaans uit :
Een servomotor is niet één bepaald type motor. Elke motor die uitgerust is met een encoder en in een servoloop geïntegreerd wordt, kan beschouwd worden als zijnde een servomotor : een asynchrone motor met een encoder, een stappenmotor met een encoder, een brushless DC motor (BLDC), een permanent magneet synchrone motor met encoder, enzovoort.
Maar doordat motoren (synchroon of asynchroon) met slank uitgevoerde rotoren vaak voor deze servotoepassingen gebruikt worden, worden zij vaak aangeduid als « servomotor ».
De servo drive (motion controller) regelt door middel van pulsbreedtemodulatie (PBM of PWM) de frequentie, spanning en stroom die naar de motor gestuurd wordt om op die manier de gevraagde snelheid en koppel te bereiken. De positie van de rotor wordt gemeten, meestal door middel van een encoder, en de meetwaarde wordt door de servodrive ingelezen. Op die manier kan de snelheid heel precies continu bijgeregeld worden, en kan ook de actuele positie berekend worden en naar de gevraagde positie gebracht worden. Dit noemt men een closed loop sturing.
Het grote verschil tussen servomotoren en stappenmotoren is dat een stappenmotor ook in open loop kan gebruikt worden voor positioneertoepassingen. Een stappenmotor heeft geen terugkoppeling (lees : encoder) nodig om gebruikt te kunnen worden als positioneersysteem, en wordt door de stappenmotor drive een aantal stappen verder gestuurd, waarbij 1 stap overeen komt met een bepaalde hoekverdraaiing van de rotor (bijvoorbeeld 1,8° per stap). Dit is per definitie door het ontbreken van de terugkoppeling van de rotorpositie geen servosysteem meer.
Voor de kleinere servosystemen met beperkt vermogen en die gebruik maken van stappenmotoren of BLDC motoren worden vaak servo drives gebruikt die gevoed worden op 24 of 48 VDC (Extra Low Voltage).
De servosystemen met hoger vermogen maken vaak gebruik van servo regelaars gevoed op 230 of 400 VAC (Low Voltage). Deze wisselspanning wordt dan eerst gelijkgericht en opgeslagen in een tussenkring, waarna deze DC spanning door een PWM schakeling terug omgezet wordt in een wisselspanning met bepaalde amplitude en frequentie voor het aandrijven van de servo motor.
Moderne servo drives worden vaak via een veldbus (Profinet, EtherCat, EthernetIP, Profibus, CAN bus, ...) door een bovenliggende PLC of Motion Controller aangestuurd. Zij krijgen via die weg de gewenste positie, snelheid, acceleratie (versnelling) en koppel (of kracht) doorgestuurd voor de eenvoudige punt tot punt bewegingen, of een isosynchrone continue stroom van setpoints voor de positie en/of snelheid indien er complexe gesynchroniseerde of CNC gerelateerde bewegingen dienen uitgevoerd te worden.
Voor een meer gedetailleerde uitleg over servosystemen : zie deze blog: Wat is Servo?
Het bepalen van de meest optimale componenten voor het realiseren van een performant en precies gedimensioneerd elektrisch positioneersysteem kan een complexe zaak zijn, doordat er met zoveel mechanische, elektrische en regeltechnische parameters dient rekening gehouden te worden.
Gelukkig zijn er software applicaties die je hierin helpen. Een mooi voorbeeld hiervan is de Electric Motion Sizing app van Festo, een online tool die vertrekkende van een aantal gegevens van de toepassing, zoals te verplaatsen massa, lengte en positioneertijd een volledig elektrisch positioneersysteem samenstelt, inclusief mechanica, motor, reductor en servo drive. Met één druk op de knop wordt dan een volledige stukkenlijst gegenereerd, aangevuld met het nodige toebehoren zoals motorkabels voor het aansluiten van de servomotor.