Einflussfaktoren der Einzelkomponenten
Bild 1: Maxon hat nicht nur ein breites Produktportfolio, sondern auch die Interdisziplinarität sowie das Applikations-Know-how, um in enger Zusammenarbeit mit den Kunden komplett neue Antriebslösungen zu entwickeln (Quelle:)
Eine übergeordnete „Intelligenz“, als Master bezeichnet, überträgt der Motorsteuerung die Bewegungsvorgaben und fragt Prozessinformationen (z. B. Drehmoment, Drehzahl, Position, Status) ab. Die konzeptionelle Aufteilung der Aufgaben zwischen dem Master und der Motorsteuerung ist maßgeblich für die benötigte Leistungsfähigkeit sowie die Auswahl von Master, Motorsteuerung und Kommunikationsschnittstelle. So ist ein Master mit Echtzeitbetriebssystem (z. B. SPS) sowie eine schnelle Schnittstelle (z. B. CAN, Ethercat) notwendig, wenn die Daten in Maschinen schnell zyklisch (z. B. jede ms) ausgetauscht werden sollen. Für die Vorkonfiguration und Ausführung von komplexen Bewegungsabläufen autark in der Motorsteuerung, reicht hingegen ein PC oder ein Microcontroller in Handgeräten, z. B. bei Schraubern und Bohrern in der Industrieautomation oder Medizintechnik.
Die Motorsteuerung ist das Bindeglied zwischen dem übergeordneten Master und den Motoren sowie Feed-back-Gebern (z. B. Encodern). Die Strom-, Drehzahl- oder Positionsbefehle werden über die Regler und Leistungsendstufe in Spannungen sowie Ströme in den Motorphasen umgesetzt. Schnelle Reglertakte und komplexe Regelalgorithmen ermöglichen präzise und dynamische Antriebsbewegungen. Moderne Leistungsendstufen stellen die notwendigen Spitzenströme für schnelle Beschleunigungen zur Verfügung und besitzen eine hohe Energieeffizienz. Motorfilter reduzieren EMV-Effekte.
Für die Drehzahl- oder Positionsregelung werden Feedback-Geber zur Rückmeldung der aktuellen Lage der Motor- und/oder Abgangswelle benötigt. Die Auflösung und Montage dieser Geber bestimmt, wie präzise eine Positionierung theoretisch möglich ist. Der Motor wandelt die elektrische in mechanische Energie, d. h. in Bewegung und Drehmoment. DC- bzw. BLDC-Motoren mit hoher Überlastfähigkeit können kompakter ausgelegt werden, da kurzzeitig hohe Drehmomente für dynamische Beschleunigungsvorgänge zur Verfügung stehen. Motoren mit geringem Rotorträgheitsmoment reduzieren den Drehmomentbedarf für die Beschleunigung des eigenen Rotors und steigern die Energieeffizienz und Dynamik. Ein hoher Wirkungsgrad des Motors bedeutet eine hohe Energieeffizienz und reduziert zudem die Eigenerwärmung, was gerade in Handgeräten ein wichtiger Faktor ist.
Präzision, Spiel, Elastizität sowie Wirkungsgrad vom Getriebe und der Mechanik bestimmen nicht nur die abgangsseitige Positioniergenauigkeit, sondern beeinflussen auch die Energieeffizienz sowie die Dynamik, also die Zeitspanne, nach welcher die Zielposition stabil erreicht ist.