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antriebstechnik 7/2017

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STEUERN UND

STEUERN UND AUTOMATISIEREN Fehler vermeiden – Qualität steigern Positionsfehlerkorrektur in linearen Antriebssystemen steigert Leistungsfähigkeit Mit den stetigen Fortschritten in der Servotechnologie erwarten Anwender, dass ihre servogeregelten Maschinen auf einem immer höheren Leistungsniveau arbeiten. Ein Leistungsmerkmal ist die Positionsgenauigkeit von Maschinen. Je höher die Positionsgenauigkeit ist, umso höher ist die Qualität der gefertigten Teile und Produkte. Lesen Sie mehr. Dmitry Rozavsky ist Produktmanager bei Servotronix Motion Control in Petach Tikva, Israel Servotronix hat insbesondere für lineare Antriebssysteme eine Reihe von Methoden entwickelt, um Positionsfehler zu beheben und die Leistungsfähigkeit von Maschinen zu optimieren. Die Genauigkeit von Systemen kann im Betrieb durch eine Vielzahl von Bedingungen oder Faktoren beeinträchtigt werden und somit zu einer inakzeptablen Performance führen. Beispiele inakzeptabler Performance Geber: Mechanische, elektronische oder optische Imperfektionen innerhalb des Gebers, die bei der Herstellung des Geräts eingestreut wurden, können zu Positionsfehlern führen. Umgebungsbedingungen, elektrische Störeinflüsse und sonstige externe Faktoren können das Gebersignal ebenfalls beeinträchtigen. Last: Eine ungenaue Positionierung kann auf sich biegende Komponenten im mechanischen System zurückgeführt werden. Orthogonalität: Um bei Kreuztischen eine präzise Positionierung zu erreichen, müssen die Verfahrwege auf der x- und y-Achse genau rechtwinklig (orthogonal) zueinander sein. Wenn die beiden Verfahrwege nicht orthogonal zueinander sind, entsteht beim Verfahren entlang der y-Achse ein Positionsfehler in x-Richtung und umgekehrt. Spiel: Das Spiel ist eine Funktion des Abstands zwischen ineinandergreifenden Zähnen in einem Getriebe. Gewöhnliches Spiel ermöglicht das Ineinandergreifen der Zahnräder ohne zu verklemmen und bietet den erforderlichen Raum für die Schmierung. Übermäßiges Spiel, das z. B. auftreten kann, wenn eine Leitspindelmutter oft die Richtung wechselt, führt zu Positionsfehlern. Hysterese: Bei Hysteresefehlern handelt es sich um Abweichungen zwischen der Ist-Position und der Soll-Position, die durch inkonsistente Antworten des Systems auf ansteigende und abfallende Eingangssignale entstehen. Um die jeweils effektivste Methode zur Korrektur von Positionsfehlern anwenden zu können, muss zunächst bestimmt werden, ob die Fehler reproduzierbar sind. Wenn die Abweichung von der Soll-Position messbar und reproduzierbar ist, können im 30 antriebstechnik 7/2017

STEUERN UND AUTOMATISIEREN Servoantrieb bestimmte Funktionen oder Algorithmen aktiviert werden, um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen und aufrecht zu erhalten. Wenn Positionsfehler zufällig oder unregelmäßig auftreten, kann eine Korrektur am besten mit einem externen Gerät erreicht werden. 01 Regelkreis zur Oberschwingungskompensation – drehmomentbasiert Wiederholgenauigkeit von Fehlern Die Wiederholgenauigkeit ist die Fähigkeit des Antriebsystems wieder und wieder an eine bestimmte Position zurückzukehren. Die Präzision beschreibt den gemessenen Bereich, wenn das System an eine bestimmte Position zurückkehrt. Die Genauigkeit gibt an, wie nah das System an einen bestimmten Messwert oder eine genaue Position gelangt. Generell kann die Wiederholgenauigkeit von Positionsfehlern durch Verfahren an eine definierte Position und entsprechende Messungen bestimmt werden. Dazu kann ein externes Präzisions-Rückführsystem wie ein Laser-Interferometer verwendet werden. Nehmen wir an, der Motion-Controller weist einen Linearantrieb an, um an eine bestimmte Position zu verfahren. Sobald die Verfahrbewegung abgeschlossen wurde, misst die externe Einrichtung die Ist-Position des Linearantriebs. Dieser Zyklus aus Befehl, Bewegung und Messung wird wiederholt ausgeführt bis bestimmt werden kann ob Positionsfehler auftreten und wenn ja, ob diese gleich sind. Positionsfehler können über den Verfahrweg hinweg variieren, sodass der Prüfvorgang an mehreren Positionen im linearen Antriebssystem wiederholt werden muss. Wenn Fehler wiederholbar sind, ist ihr Auftreten vorhersehbar und die Firmware des Servoantriebs kann die erforderlichen Korrekturen vornehmen sowie für ausreichend Genauigkeit sorgen und diese aufrechterhalten, ohne dass dafür ein externes Rückführsystem erforderlich ist. Die Oberschwingungskompensation ist im Servoregelkreis zu berücksichtigen, wenn Störungen über Motorzyklen hin- weg einem konstanten Muster folgen. Dies deutet daraufhin, dass Oberschwingungen im System vorhanden sind. Das Rastmoment eines Motors wird z. B. durch den mechanischen Aufbau eines Motors verursacht. Rastmomente treten typischerweise in Linearmotoren mit Eisenkern auf und können daher durch eine Oberschwingungskompensation korrigiert werden. Der Servoantrieb CDHD2 von Servotronix bietet einen Algorithmus zur Oberschwingungskompensation, der Drehmoment- und Rückführungsstörungen korrigiert, die durch eine mechanische Imperfektion im Motor und/oder einen Fehler in der Rückführung verursacht werden. Der IMPRESSUM erscheint 2017 im 56. Jahrgang, ISSN 0722-8546 Redaktion Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Dirk Schaar, Tel.: 06131/992-345, E-Mail: d.schaar@vfmz.de (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Stv. Chefredakteurin: Dipl.-Ing. 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