Der Servomotor von heute zeichnet sich dadurch aus, dass er u. a. kompakt baut, präzise, hochdynamisch und energieeffizient arbeitet und die Industrie 4.0 voran bringt. Er basiert auf Synchron- und Asynchronmotor, Wechselstommotor, Gleichstrommotor oder Schrittmotor, die über Servoverstärker gesteuert werden. Wir präsentieren hier die Neuheiten der oft kleinen Kraftprotze und berichten vom einfachen auf den Kunden zugeschnittenen Servosystem bis hin zum mit Künstlicher Intelligenz versehenen Servoantrieb. 

Servomotor Groschopp

 

Inhalt

 

Servomotor – Das Wichtigste in Kürze

Der aktuelle Entwicklungsstand bei Servomotoren ist geprägt durch eine Reihe von Innovationen und Trends, die diese Komponenten noch leistungsfähiger und vielseitiger machen. Moderne Servomotoren sind energieeffizient, was zu einer erheblichen Reduzierung der Betriebskosten und einer Steigerung der Nachhaltigkeit führt.

Durch fortschrittliche Steuerungs- und Feedback-Systeme bieten die neuesten Servomotoren eine höhere Genauigkeit und Geschwindigkeit. Damit erfüllen sie die Anforderungen in der Robotik und Präzisionsautomatisierung. Die neuesten Modelle sind im Aufbau oft kompakter, bieten aber gleichzeitig eine höhere Leistung. Damit eignen sie sich für enge Bauräume sowie tragbare Systeme.

Dank generativer KI haben wir heute Servomotoren, die leistungsstärker, effizienter und präziser sind als je zuvor. Diese Technologie ermöglicht es den Motoren, sich an verschiedene Betriebsbedingungen anzupassen. Darüber hinaus ermöglicht sie fortschrittliche Funktionen wie Selbstkalibrierung und Fehlererkennung, die die Wartung und den Betrieb vereinfachen.

Ein großer Trend ist die Integration von IIoT-Technologien und Netzwerkfähigkeit. Die Vernetzung von Servomotoren mit dem Internet der Dinge (IoT) ermöglicht eine verbesserte Datenanalyse und Fernüberwachung. Durch die Erfassung und Analyse von Daten können Servomotoren auch vorausschauende Wartungsfunktionen bieten, um Ausfallzeiten zu minimieren und die Lebensdauer der Motoren zu verlängern.

Dies ermöglicht eine nahtlose Kommunikation zwischen den Motoren und anderen Maschinen oder Systemen, was zu einer verbesserten Effizienz und Produktivität führt. Benutzerfreundliche Schnittstellen und Software gestatten eine einfache Programmierung und Integration in bestehende Systeme.

Servomotor Innovationen

Mit all diesen Fortschritten können Sie die Produktivität steigern, die Qualität verbessern und die Betriebskosten senken. Darüber hinaus ermöglichen sie eine flexiblere Produktion und eine schnellere Markteinführung neuer Produkte. Nachfolgende Produktneuheiten verdeutlichen das mit ihren Innovationen:

Leistungsstarke Servoantriebe für Präzisionsanwendungen

24.01.2024 | Mit Automation1 XA4 und iXA4 präsentiert Aerotech zwei kostengünstige digitale PWM-(Puls-Weiten-Modulation) Antriebe. Die schlanken ein- und mehrachsigen Servomotoren sind für den Einbau in Schaltschränken konzipiert. Sie verfügen über einen vollständigen Motion Controller mit E/A-Erweiterungsoptionen. Zu den zwei Versionen soll im Laufe des Jahres eine vierachsige Version folgen sowie die E/A-Erweiterung und DC-Motorversorgung für die gesamte Serie.

Mit der bedienerfreundlichen Motion-Control-Plattform Automation1 lassen sich Antriebssysteme präzise konfigurieren und steuern. Die Plattform hat einen eigenen softwarebasierten Bewegungscontroller, der die Steuerung der Servomotorantriebe und auch anderer verbundener Komponenten komfortabel macht. Anwendungen finden sich in Automatisierungssystemen, Präzisionslaserprozessen oder zu Test- und Inspektionsprozessen.

Die Kommunikation mit Plattform, PC und antriebsbasierten Steuerungselementen erfolgt über den patentierten Hyperwire-Bewegungscontroller der Automation1-Plattform. Als Antrieb unterstützt der iXA4 gleich mehrere Feedback-Geräte. Zudem verfügt er über einen On-Board-Speicher zur Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung und Prozesssteuerung. Es lassen sich 12 Hyperwire-Bewegungsachsen steuern und bis zu 9 Anwendertasks ausführen.

Modularer Servomotor mit integrierter Wasserkühlung

12.12.2023 | Die Servomotor-Baureihe AM8300 erweitert das Beckhoff Portfolio um eine modulare Motorserie mit integrierter Wasserkühlung. Auf Basis dieser effizienten Kühlung wird eine äußerst hohe Leistungsdichte erreicht: Auf kleinstem Bauraum sind Nennleistungen von bis zu 40 kW möglich. Gegenüber vergleichbaren konvektionsgekühlten Motoren steigt das Stillstandsdrehmoment um das Dreifache.

Die AM8300 Baureihe basiert technologisch auf der bewährten Baureihe AM8000 und deren Baukastensystem mit großer Optionsvielfalt. Wassergekühlt sind die Servomotoren höchst dynamisch, weil zwar das Drehmoment steigt, das Rotorträgheitsmoment aber konstant bleibt. Die Elektromotoren eignen sich für Anwendungen mit höheren Drehzahl- und Drehmomentanforderungen. Fünf Flanschgrößen in je drei Baulängen und mit Stillstandsdrehmomenten von 5,1 bis 274 Nm decken ein breites Einsatzspektrum ab.

Die AM8300 können optional mit spielfreier Permanentmagnet-Haltebremse, Wellendichtring und Passfedernut bezogen werden. Je nach Baugröße gibt es die Motoren mit diversen Feedbacksystemen wie Resolver, batterielosen Single- und Multiturn-Encodern mit One Cable Technology (OCT) oder mit Hiperface. Dank Wasserkühlung und Schutzart IP65 ist der wassergekühlte Elektromotor auch in anspruchsvoller Umgebung und besonders unter hohen Temperaturen einsetzbar. Die Gewinde-Auführung für den Anschluss des Kühlkreislaufs ist mit 1/8“ oder 1/4“ erhältlich.

Hochleistungs-Servomotoren für Lebensmittel- und Verpackungstechnik

17.05.2023 | Kollmorgen erweitert sein AKMTM Servomotoren-Portfolio um einen neuen Hochleistungs-Servomotor. Im Fokus seiner Entwicklung standen Reinigbarkeit, Langlebigkeit und Vielseitigkeit. Der Motor verfügt über eine gehärtete, eloxierte Aluminiumoberfläche und bietet Konstrukteuren von Maschinen eine kostengünstige und hygienische Alternative zu Edelstahl für Anwendungsgebiete mit mittlerer bis starker Washdown-Belastung.

Die leichte Kontruktion des AKMA-Servomotors erleichtert Wartung und Installation. Seine hohe Drehmoment-Dichte bietet Maschinenbauern mehr Leistung bei geringerem Platzbedarf. Der Servomotor eignet sich ideal für Präzisionsbewegungen in der Nahrungsmittelindustrie sowie in der pharmazeutischen und medizinischen Verpackungstechnik. In Schutzart IP69k ausgeführt eignet sich der AKMA auch für den Einsatz in nassen und rauen Umgebungen. Er ist performant und unterstützt kritische Anwendungsgebiete wie Tracking und Positionierung für Antennensockelsysteme.

Die eloxierte Aluminiumoberfläche sorgt für hohe Chemikalien-Beständigkeit in einem breiten pH-Bereich. Weil die Oberfläche des Servomotors glatter und gehärtet ist, ist sie auch kratzfest und blättert nicht ab wie beim lackierter Motor. Dadurch kann sie oberhalb der Lebensmittellinie eingesetzt werden. Die Edelstahl-Welle des AKMA erfüllt die Anforderungen an die funktionale Sicherheit. Die einteilige, abgerundete Gehäusekonstruktion macht eine Dichtung zwischen Flansch und Gehäuse überflüssig und verhindert Pfützenbildung und Wassereintritt. Die AKMA-Servomotoren sind belüftet, um den Druck innen und außen auszugleichen. So kann die OEE und die Lebensdauer des Servomotors erhöht werden.

"Wir freuen uns, mit den AKMA Servomotoren eine Antriebstechnik anbieten zu können, die eine erschwingliche Motorlösung für Washdown-Umgebungen darstellt, in denen nicht unbedingt Edelstahloberflächen benötigt werden", kommentiert Ross McMillan, Vice President of Engineering bei Kollmorgen. "Jetzt ist es möglich, ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Wert zu finden und zu vermeiden, dass man zu viel Geld für eine Oberflächenqualität ausgibt, die man vielleicht gar nicht braucht.

Induktions-, Gleichstrom- oder Servomotor in Edelstahl

30.01.2023 | Servomotor, Induktionsmotor und Gleichstrommotor von Groschopp gibt es jetzt auch in Edelstahl (Bild oben). Alle Elektromotoren sind langlebig, robust und vielfältig einsetzbar. Entsprechend des eingesetzten Kühlkonzepts erzielt der Anwender eine extrem hohe Abgabeleistung. Fast jeder Elektromotor des Herstellers lässt sich übrigens auch in ein Edelstahlgehäuse integrieren.

Damit eignen sich die Edelstahlmotoren auch für Branchen, in denen die Motoren einer robusten Reinigung unterzogen werden und einer Korrosion ausgesetzt sind. Beispiel sind der Offshore-Bereich, die Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie. Die Edelstahl Servo oder Gleichstrommotoren haben die selben Eigenschaften wie die Aluminiumantriebe. Die Abgabeleistung fällt im Dauerbetrieb mit Konvektionskühlung nur etwas geringer aus. Mit einer Luft- oder Wasserkühlung erreichen sie aber im Vergleich zu anderen Edelstahlmotoren deutlich höhere Werte.

So erzielt ein am Netz betriebener konvektionsgekühlter Induktionsmotor aus Edelstahl mit Außendurchmesser 115 mm in Baugröße ISK80-60 z. B. eine Abgabeleistung von 120 W. Betrieben mit Luftkühlung werden 400 W und als wassergekühlter Elektromotor 470 W erreicht. Der konvektionsgekühlte Servomotor ESK80-8, Serie Silver Line ist nach EHEDG konstruiert. Er erzielt eine Leistung von 470 W. Sein luftgekühltes oder wassergekühltes Pendant erreicht 2600 W bei einer Drehzahl von 6000 min-1 – deutlich mehr als vergleichbare Edelstahlmotoren am Markt.

Servomotor Portfolio erweitert bis 8 Kilowatt

12.12.2022 | Koco Motion erweitert jetzt sein DC Servomotoren und Servoregler Angebot nach oben. Die kleinen Servomotoren und Servoregler, getriebelosen Antrieben sowie Torquemotoren kommen nun deutlich größere Antriebe hinzu. Dank einer Distributoren-Partnerschaft mit der italienischen Motor Power Company (MPC) stehen damit jetzt DC Servomotoren bis zu 8 kW Leistung zur Verfügung.

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Bessere Referenzfahrten und Liefertreue bei Servosystem

16.11.2022 | Die Servomotoren Plattform Kannmotion von Adlos und Koco Motion hat sich weiterentwickelt: Zum einen führten neue kundenspezifische Funktionen zu einer Optimierung des Gesamtsystems. Und auch die Akzeptanz am Markt steigt, weil sich sieben ursprüngliche Einzeleinheiten wie Motor, Getriebe, Encoder, Steuerung, Startknopf, Positionssensor und Verkabelung in einem Gesamtsystem wiederfinden. 

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Servomotoren mit künstlicher Intelligenz

23.03.2022 | Die Künstliche Intelligenz in der Wartung von Antrieben basiert auf großen Datensätzen aus der Produktion. Es werden Muster erkannt, anhand derer sich präzise Vorhersagen über den Zustand der Anlagen treffen lassen. "Die Vorausschauende Wartung bzw. Predictive Maintenance ist neben der präventien und korrigierenden Wartung die größte Säule der Wartung", erläutert Daniel Sperlich von Mitsubishi Electric.

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Servomotorsystem jetzt auch mit DC Motor

07.12.2021 | Adlos und Koco Motion präsentieren ihre gemeinsam entwickelte Servomotor Plattform Kannmotion jetzt auch als DC-Servomotoren-System. Bisher wurde das Servomotor System nur für Schrittmotoren angeboten. Der aus einem DC-Motor mit integriertem Encoder und direkt angebauten Steuerung bestehende voll programmierbare integrierte Closed-Loop Motor ist genauso einfach aufgebaut wie die Kombination mit Schrittmotor.

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Dynamischer Servomotor mit CC-Link IE TSN Technologie

22.03.2021 | Die neue TSN kompatible Servomotor Baureihe Melservo MR-J5 von Mitsubishi Electric bietet Dynamik, Präzision und Mehrachs-Synchronisation. Hiermit eignen sich die Servomotoren insbesondere für Anwendungen in der Lebens- und Genussmittelindustrie sowie für Life-Science und die Druck- und Papierindustrie. 

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Warum wassergekühlte Servomotoren erstklassig sind

17.12.2020 | Matthias Beetz von der Baumüller Academy erklärt anhand des Videos, warum wassergekühlte Servomotoren sich bestens eignen für den Einsatz u. a. in Textilmaschinen, Verpackungsmaschinen oder Kunststoffmaschinen.

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Wassergekühlter Synchronmotor mit 60.000 Nm Drehmoment

07.05.2020 | Baumüller bietet viele seiner Elektromotoren mit Wasserkühlung an. Mit neuen Synchron-Servomotoren hat der Antriebsspezialist jetzt seine Baureihe DST 2 um Drehmomente von 325 bis 60.000 Nm erweitert. Mit dem neuen Portfolio im Bereich wassergekühlter Motoren gibt es die Wasserkühlung nun fast für das gesamte Portfolio vom Servomotor in der Baugröße 45 bis hin zum Synchronmotor der Baugröße 560.

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Integrierter Servoantrieb zur Automatisierung ohne Schaltschrank

06.03.2020 | Die integrierte Baureihe für Servoantriebe AMI812x von Beckhoff kombiniert die Komponenten Servomotor, Endstufe und Feldbusanschluss. Der neue Servoantrieb erweitert die kompakte Antriebstechnik bis 48 V DC um ein extrem kompaktes und dezentral installierbares Gerät für Anwendungen im Feld. 

Damit stehen Servoantrieb, Endstufe und Feldbusanschluss in platzsparender Bauform integriert für Anwendungen mit schaltschrankloser Automatisierung im Motion-Leistungsbereich bis 400 W zur Verfügung.

Als Ethercat-Slave kann der Servoantrieb ohne Schaltschrank und ohne vorgelagerte I/O-Ebene direkt an der Maschine platziert werden. So lassen sich besonders kompakte Maschinen umsetzen. Zur Markteinführung bietet die Serie mit dem AMI812x drei Baulängen der Flanschgröße F2 mit Stillstands-Drehmoment von 0,5 bis 1,1 Nm. Die Servomotoren AMI812x gibt es auf Wunsch mit Absolut-Multiturn-Encoder ohne Batteriepufferung und spielfreier Haltebremse.

Mit dem zusätzlichen Wellendichtring erreichen die Motoren die hohe Schutzart IP 65 für anspruchsvolle Anwendungen. Die Motoren eignen sich für alle Einbaulagen. Optional ist über die Twinsafe Logic die Sicherheitsfunktion STO integriert.


BLDC Motor: Wenn der DC Motor an seine Grenzen kommt


Die Funktionsweise der schnellen Regelungstechnik basiert auf einem feldorientierten Strom- und PI Drehzahl Servoregler. Sie unterstützt Aufgaben zur Positionsbestimmung mit hoher Dynamik. Zahlreiche Überwachungen in der Maschine wie die der Überspannung und Unterspannung, des Überstroms oder der Auslastung der Servomotoren über die Berechnung eines I²T-Modells sorgen für hohe Betriebssicherheit in der Automation. Integrierte Status-LEDs zeigen den jeweiligen Betriebszustand an.

Über das M12-Powerinterface werden Elektronik und Motor gespeist. Das M8-Businterface für Ethercat bietet einen zweiten Port zur einfachen Kaskadierung per Ethercat-Daisy-Chain. Auch ist eine Motor mit Ethercat-P-Anschluss geplant. Das I/O-Interface (M8) ermöglicht den direkten Anschluss zweier Sensoren oder Aktoren im Signalbereich 24 V DC bis 0,5 A. Die Anschlusskabel gibt es mit gewinkeltem und geradem Abgang. Mit dem passenden Planeten Getriebe der Baureihe AG2250 lassen sich auch sehr hohe Drehmomente fahren.

Kannmotion Servomotoren Generation 2.0

10.02.2020 | Kostengünstig und auf die Anwendung zugeschnitten, das ist das Konzept der Kannmotion-Plattform von Koco Motion und Adlos. Vor drei Jahren haben sich die beiden Unternehmen zusammengeschlossen, um ein kundenspezifisches Schrittmotoren Antriebssystem zu entwickeln, das es so noch nicht gab. Die Schrittmotoren werden komplettiert mit weiteren Teilen, eben allem, was der Anwender so benötigt.

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Was ist ein Servomotor? 

Servomotoren sind präzise Antriebssysteme, die in einer Vielzahl von Anwendungen wie Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. Sie bestehen aus einer Motorwelle, die eine Drehbewegung erzeugt, um die gewünschte Position oder die Soll-Winkelposition zu erreichen. Um eine hohe Präzision bei der Positionierung zu gewährleisten, sind Servomotoren mit einem Positionssensor ausgestattet, der kontinuierlich Rückmeldungen über die aktuelle Position der Motorwelle liefert. Diese Informationen werden verwendet, um die Beschleunigung und Geschwindigkeit des Motors präzise zu steuern, sodass die gewünschte Position schnell und genau erreicht werden kann. Durch diese präzise Steuerung sind Servomotoren ideal für anspruchsvolle Anwendungen wie Werkzeugmaschinen, bei denen eine genaue Positionierung und Bewegung erforderlich ist.

Welche Servomotoren gibt es ?

Es gibt verschiedene Arten von Servomotoren, die in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Hier sind einige gängige Typen von Servomotoren:

  1. AC-Servomotor: Dieser Motor verwendet Wechselstrom (AC) als Energiequelle und ist für seine hohe Leistung und Effizienz bekannt. Sie werden häufig in Industrieanwendungen eingesetzt.
  2. DC-Servomotor: Dieser Motor verwendet Gleichstrom (DC) als Energiequelle und bietet eine hohe Drehzahl und Drehmomentsteuerung. DC-Servomotoren sind in der Regel kleiner und leichter als AC-Servomotoren.
  3. Bürstenlose Servomotoren: Diese Motoren verwenden elektronische Kommutierung anstelle von mechanischen Bürsten, was zu einer höheren Lebensdauer und geringerem Verschleiß führt. Sie bieten auch eine bessere Drehzahl- und Drehmomentregelung.
  4. Lineare Servomotoren: Im Gegensatz zu herkömmlichen rotierenden Servomotoren erzeugen lineare Servomotoren eine direkte lineare Bewegung. Sie werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine präzise lineare Positionierung erforderlich ist.
  5. Servogetriebemotoren: Diese Motoren sind mit einem Getriebe gekoppelt, um das Drehmoment zu erhöhen und die Drehzahl zu reduzieren. Sie bieten eine höhere Kraftübertragung und werden häufig in Robotik- und Automatisierungsanwendungen eingesetzt.
  6. Servoschrittmotoren: Diese Motoren kombinieren die Eigenschaften von Schrittmotoren und Servomotoren, um eine präzise Positionierung und Drehmomentregelung zu ermöglichen.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Aerotech, Baumüller, Beckhoff, Groschop, Koco Motion, Mitsubishi Electric.

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Autorenangabe
Angela Struck

Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.