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Antriebe individuell abstimmen

Aufgabengerechte Inbetriebnahme von Servoantrieben erhöht die Produktivität
Maschinenhersteller setzen Servoantriebe immer dort ein, wo es auf Dynamik und Präzision ankommt. Die individuelle Abstimmung auf die jeweilige Aufgabe während der Inbetriebnahme entscheidet dabei wesentlich über die erreichbare Produktivität und Prozessgüte. Stammen Motor und Antriebsregler von unterschiedlichen Herstellern, erforderte die Inbetriebnahme gerade bei anspruchsvollen Aufgaben oft eine manuelle Feineinstellung. Einige Antriebshersteller automatisieren die Inbetriebnahme deshalb durch intelligente Softwaretools und Systembaukästen bereits teilweise oder sogar weitestgehend.

Kürzere Zykluszeit durch aufgabengerechte Inbetriebnahme

Bei einer ganzen Reihe von Aufgaben kann es sinnvoll sein, Drehzahl- und Lageregelkreis manuell zu optimieren. So erfordert beispielsweise das Handling von empfindlichen Flat Panel Displays durch Gantry-Antriebe eine absolute Spannungsfreiheit und perfekten Gleichlauf, sonst kann es zu Beschädigungen an den Panels kommen. Ein weiterer Aspekt ist die Zykluszeit. Gegenüber den Standardeinstellungen kann die Zykluszeit durch eine aufgabengerechte Inbetriebnahme des Drehzahl- und Lagereglers um bis zu 100ms pro Positioniervorgang verkürzt werden. Bei der Einstellung des Drehzahlreglers findet das \’Ziegler-Nichols-Verfahren\‘ eine breite Verwendung. Dabei setzt der Inbetriebnehmer den Integral-Anteil des Drehzahlreglers vorab auf 0ms und deaktiviert ihn damit. Anschließend erhöht er den Proportional-Anteil des Drehzahlreglers langsam bei niedriger Drehzahl, bis ein instabiles Verhalten, eine Dauerschwingung auftritt. Den Wert für die Geschwindigkeitsregler-Proportionalverstärkung reduziert er im Anschluss so lange, bis die Dauerschwingung selbsttätig abklingt. Der ermittelte Wert wird dann mit einem Faktor von 0,5 bis 0,7 multipliziert, um einen \’sicheren\‘ Betrieb zu gewährleisten. Zum Einstellen der Nachstellzeit ist der Wert für die Geschwindigkeitsregler-Nachstellzeit beginnend beim Maximalwert so lange zu reduzieren, bis ebenfalls ein instabiles Verhalten (Dauerschwingung) auftritt. Anschließend erhöht der Techniker den Wert so lange, bis die Dauerschwingung wieder selbsttätig abklingt. Der dadurch gefundene Wert entspricht der \’kritischen Nachstellzeit\‘. Dieser Wert sollte für die meisten Applikationen mit dem Faktor 1,5 bis 2 multipliziert werden. Alternativ kann der Drehzahlregler über einen klassischen Sollwertsprung optimiert werden.

Schnelle Positionierung ohne Überschwinger

Die Anpassung des Positionsregelkreises an die Aufgabe erfolgt am einfachsten über die Aufnahme des Schleppfehlers. Hierzu bietet die Inbetriebnahmesoftware IndraWorks die Möglichkeit, einen definierten Weg positionsgeregelt zu verfahren und so den Schleppfehler automatisch zu berücksichtigen. Der Lageregler ist optimal eingestellt, wenn die Position schnell und ohne Überschwingen erreicht wird.

Feintuning

Über die klassische Reglereinstellung hinaus bieten manche Antriebsregler zusätzliche Funktionen, die die Regelgüte maßgeblich beeinflussen. Beispielsweise können sich systembedingt bei Synchronmotoren Rastmomente vor allem bei niedrigen Geschwindigkeiten in Form eines unruhigeren Laufs auswirken. Eine in die Antriebsfirmware integrierte Rastmomentenkompensation der IndraDrive Antriebe kann diesen Effekten entgegenwirken. Damit erreicht die Achse vor allem bei kleineren Drehzahlen einen ruhigeren Lauf und einen besseren Gleichlauf. Durch die Frequenzganganalyse des IndraWorks können zudem Resonanzstellen in der Mechanik erkannt und mit Filtern die Auswirkungen entsprechend minimiert werden.

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Bosch Rexroth
http://www.boschrexroth.com

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