Bild 5.1 Vor- und Nachteile verschiedener IR- Antriebsarten. Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 1

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1 Bild 5.1 Vor- und Nachteile verschiedener IR- Antriebsarten Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 1

2 Bild 5.2 Verteilung der Antriebsarten für IR- Roboter Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 2

3 Bild 5.3 Servomotoren Trend Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 3

4 Bild 5.4 Servomotoren Als Servomotoren bezeichnet man Motoren die folgende Eigenschaften aufweisen: Hohe Dynamik Große Positioniergenauigkeit Hohe Überlastfähigkeit Weitere Merkmale sind: Drehzahlgenauigkeit Großer Drehzahl-Stellbereich Kurze Hochlaufzeit Kurze Drehmoment-Anregelzeit Kleines Massenträgheitsmoment Niedriges Gewicht Kompakte Bauweise Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 4

5 Bild 5.5 Blockschaltbild einer Lagesteuerung (oben) und einer Lageregelung (unten) Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 5

6 Bild 5.6 Prinzipieller Aufbau einer Gleichstrommaschine Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 6

7 Bild 5. 7 Bauarten von Gleichstrom- Servomotoren Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 7

8 Bild 5.8 Bauformen von Gleichstrommaschinen Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 8

9 Bild 5.9 Schnittbild einer Gleichstrommaschine Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 9

10 Bild 5.10 Läuferausführungen von Gleichstrommotoren Links: Schnellläufer mit angebautem Tachogenerator Rechts: Hohlläufer (Glockenläufer) Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 10

11 Bild 5.11 Läuferscheiben von Scheibenläufermotoren Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 11

12 Bild 5.12 Vierquadrantenbetrieb Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 12

13 Bild 5.13 Gleichstromsteller (Chopper) für 1- Quadranten-Betrieb a) Prinzipschaltbild b) Spannungs/Strom Zeit Diagramm c) Motor Klemmspannung in Abhängigkeit vom Puls-Pausen-Verhältnis λ Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 13

14 Bild 5.14 Gleichstromsteller (Chopper) für 4- Quadranten-Betrieb a) Prinzipschaltbild b) Spannungs/Strom Zeit - Diagramm Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 14

15 Bild 5.15 Kommutierungsarten Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 15

16 Bild 5.16 Elektrisch kommutierter Gleichstrommotor Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 16

17 Bild 5.17 Prinzipieller Aufbau von Schrittmotoren Permanentmagnet-Ausführung Reluktanz-Ausführung Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 17

18 Bild 5.18 Prinzipieller Aufbau von Schrittmotoren Hochauflösende Reluktanz-Schrittmotoren Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 18

19 Bild 5.19 Prinzipieller Aufbau von Schrittmotoren Prinzip der Hybrid-Ausführung (Kombination aus Permamanent- und Reluktanzprinzip) Hybrid-Ausführung Schnittbild Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 19

20 Bild 5.20 Funktionsprinzip von Schrittmotoren (1) Steuerung (2) Ringzähler (3) Leistungsteil (4) Schrittmotor (5) Last (6) Netzteil Winkel(Geschwindigkeit) Zeit-Diagramm Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 20

21 Bild 5.21 Drehfeldbildung im Stator einer Drehstrommaschine Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 21

22 Bild 5.22 Prinzipieller Aufbau einer Drehstrom- Synchronmaschine Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 22

23 Bild 5.23 Schnittbild eines Synchron- Servomotors (Siemens bzw. SEW) Aufbau des Rotors [1] aufgeklebte Magnete Neodym-Bor-Eisen Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 23

24 Bild 5.24 Aufbau Synchron-Servomotor Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 24

25 Bild 5.25 Funktionsweise des Synchron- Servomotors Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 25

26 Bild 5.26 Funktionsweise des Synchron- Servomotors Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 26

27 Bild 5.27 Blockschaltbild eines Frequenzumrichters für Drehstrom- Synchronmaschinen Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 27

28 Bild 5.28 Gleichspannungszwischenkreis Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 28

29 Bild 5.29 Wechselrichter Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 29

30 Bild 5.30 Modulares Servosystem Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 30

31 Bild 5.31 Synchron-Servomotoren Synchron-Servomotoren (SEW Baureihe CM) Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 31

32 Bild 5.32 Synchron-Servomotoren Synchron-Servomotoren (Siemens AG, Typ 1FT7) Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 32

33 Gebersysteme Dienen der Erfassung der Istposition (Weg, Winkel) translatorischer bzw. rotatorischer Bewegungseinheiten. Unterscheidung nach Messwerterfassung Analoge Erfassung Digitale Erfassung Inkrementale Messwerterfassung Periodische Messsignale werden gezählt und von einem beliebig wählbaren Bezugspunkt vorzeichenrichtig addiert. Vorteile» Preiswert» Robust Nachteile» Nullpunktgeber muss vorhanden sein» Nach Spannungsausfall muss der Referenzpunkt erneut angefahren werden» Fehlimpulse führen zu Verfälschungen des Istwertes (bleibend bis zur nächsten Referenzierung) Absolute Messwerterfassung Feste Zuordnung zwischen Messwert und Messgröße durch Codierung jeder Position auf der Messscheibe (Messstab) Vorteile» Jeder Messwert direkt ablesbar» Richtiger Messwert bleibt auch nach Spannungsausfall erhalten Nachteile» Hoher Aufwand für digitale Codierung» Aufwendige optische und mechanische Komponenten» Teuer Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 33

34 Bild 6.1 Prinzip des Absolut-Encoders Codierung Gray-Code Einschrittiger Code, es ändert sich immer nur ein Bit bei Übergang von einer Position auf die nächste Dadurch Reduzierung des Messfehlers gegenüber dem Binär-Code Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 34

35 Bild 6.2 Umcodierung Gray- in Binär-Code Einfache Umwandlung des Graycode in Binärcode zur Weiterverarbeitung im Rechner Häufig direkt in der Auswerteelektronik im Geber integriert Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 35

36 Bild 6.3 Absolut-Encoder Multiturngeber zur Auswertung mehrerer Umdrehungen Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 36

37 Bild 6.4 Funktionsprinzip des Inkremental- Encoders Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 37

38 Bild 6.5 Codescheibe eines Inkremental-Encoder Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 38

39 Bild 6.6 Inkremental-Encoder Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 39

40 Bild 6.7 Prinzipieller Aufbau eines Resolvers Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 40

41 Bild 6.8 Ersatzschaltbild des Resolvers [1] Stator [3] fest [2] Rotor [4] rotierend Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 41

42 Bild 6.9 Aufbau eines Resolvers Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 42

43 6.10 Servomotor mit Resolver Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 43

44 Bild 6.11 Aufbau eines Resolvers Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 44

45 Bild 6.12 Phasenauswertung bei Speisung der Statorwicklung Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 45

46 Bild 6.13 Auswertung der Phasenverschiebung Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 46

47 Bild 6.14 Resolver-Auswerteschaltung Script HRII Prof. Dr. G. Klinge Bilder und Grafiken zur Vorlesung 47