Bild 1: Montagefreundlich: Mit ein paar Handgriffen sind die Stepper Kits im Schrittmotor installiert (Quelle: POSITAL GmbH)
Schrittmotoren gehören zu den populärsten Basiskomponenten, wenn es um offene Regelkreise zur Positionssteuerung geht. Die einfach und kompakt aufgebauten Gleichstrommotoren haben einen breiten Anwendungsbereich, von kleinen Werkzeugen und Geräten über Drucker bis hin zu Fahrzeugen. Im industriellen Umfeld werden sie etwa für klassische Positionieraufgaben in Maschinen oder für Pick-and-place-Prozesse mit hoher Geschwindigkeit genutzt.
Gegenüber Servomotoren, die das High-End-Segment bei E-Antrieben darstellen und mithilfe von komplexer Regelelektronik auf Höchstleistungen in Sachen Beschleunigung, Präzision und Laufverhalten getrimmt werden, fallen Schrittmotoren überaus einfach aus. Dies erklärt auch den eklatanten Preisunterschied: Im Schnitt sind Servomotoren um den Faktor 10 teurer.
Die Steuerung erfolgt – quasi systemimmanent – über das schrittweise rotierende elektromagnetische Feld der Statorspulen. Dabei bewegt sich der Rotor mit jedem Impuls um einen klar definierten Schritt bzw. Winkelversatz vorwärts. Üblich sind bis zu 200 Schritte pro Umdrehung, wobei auch Motoren mit 400 oder mehr Schritten erhältlich sind. Durch Mikroschrittbetrieb ist ein Auflösungsvermögen von unter 0,1° erreichbar. Die Schrittgenauigkeit liegt meist im Bereich von einigen Prozent.
Obwohl Schrittmotoren prinzipiell ohne Feedback-System positionieren können, kommen oft einfache optische Inkrementalgeber zum Zug. Diese Low-Cost-Encoder gleichen typische Schwachstellen der Schrittmotoren aus. Durch das Erfassen und Bereitstellen von Winkelwerten kompensieren sie Schrittverluste, die etwa durch zu hohe Lastmomente entstehen und zu ungenauer Positionierung führen können.