Ihre Browserversion ist veraltet. Wir empfehlen, Ihren Browser auf die neueste Version zu aktualisieren.

1/5 Regel für Motoren mit Getriebe

Positionierantriebe können bezüglich ihres Bewegungsprofils in drei Kategorien eingeteilt werden:

  1.   Applikationen die von A nach B fahren
  2.   Fliegende Sägen, Querschneider die auf ein Material aufsynchronisieren
  3.   Applikationen die einer NC- oder CNC-Vorgabe folgen

 Die Merkmale der Bahnkurve für die Applikationen, die von A nach B fahren, sind:

  • Die Trajektorie bzw. das Bewegungsprofil ist frei wählbar
  • Die Distanz (Weg/Winkel) und Positionierdauer (Zeit) ist vorgegeben, jedoch ist das Geschwindigkeitsprofil (Geschwindigkeit/Drehzahl), Beschleunigungsverlauf und Ruck wählbar
  • Das gewählte Bewegungsprofil kann

                    -im servoregler-internen Profilgenerator berechnet werden
                    -in einer übergeordneten Steuerung generiert und über ein schnelles Bussystem als Lagesollwert zu Verfügung gestellt sein
                    -in einer CAM-Tabelle synchron zu einem realen oder virtuellen Master vorliegen

 

Die Bewegungs- Merkmale der Anwendungen, die auf ein Material aufsynchronisieren, sind:

  • Während der Bearbeitung (z.B. Schnitt) muss der Antrieb eine vorgegebene Zeit synchron mit dem Material sein
  • Die Restzeit im Zyklus wird darauf verwendet, wieder an die Ausgangsposition zurückzufahren (fliegende Säge) bzw. zum Anschnittwinkel weiterzudrehen (Querschneider)
  • Die Restzeit ist Abhängig von der Synchronzeit und von der Zykluszeit, die durch die Abschnittlänge und der Liniengeschwindigkeit bestimmt wird.
  • Das Bewegungsprofil während der Restzeit ist frei wählbar, muss aber gewisse Vorgaben erfüllen, wie Synchrongeschwindigkeit bei Erreichen und Verlassen des Materials

 

Die Applikationen, die einer NC- oder CNC-Vorgabe folgen:

  • Die Positionssollwerte werden in einer übergeordneten Steuerung für mehrere Achsen berechnet. Zu jedem Zeitpunkt müssen die Achsen in der vorgegebenen Position (auch zueinander) stehen bzw. fahren.
  • Die Positionssollwerte werden zyklisch über ein schnelles Bussystem an die Achsen übertragen.
  • Der Positions-Sollwert muss schnell angeregelt werden. Freiheitsgrade im Bewegungsprofil existieren nicht.

 

Der folgende Artikel widmet sich den Applikationen, die von A nach B fahren!

Das Bewegungsprofil über lineare Drehzahl-Rampen ist heutzutage nicht mehr üblich, weil die Rechenleistung der Trajektorie-Generatoren heute um ein Vielfaches größer ist und komplexe Profile mühelos berechnet werden können.

Dennoch ist der Vergleich zwischen dem Dreiecks-Profil und dem 1/3 Trapez (1/3 Beschleunigung, 1/3 Konstantfahrt, 1/3 Bremsung) als auch dem 1/5 Trapez (1/5 Beschleunigung, 3/5 Konstantfahrt, 1/5 Bremsung) äußerst aufschlussreich.

Hartnäckig hält sich die Meinung, dass große Beschleunigung, viel Strom und demzufolge auch starke Motorerwärmung bedeutet.

Die Abhandlung leitet her, bei welchen Verhältnis aus Beschleunigungs-/Bremszeit zur Gesamt-Positionierdauer die Motorerwärmung ihr Minimum hat.

 

Bei Applikationen mit Getriebe entsteht die geringste Motorerwärmung, wenn das Rampen-Profil einem 1/5 Trapez folgt.

Zusammenfassung der Ergebnisse aus dem Artikel "1/5 Regel für Positionierantriebe mit Getriebe":

  • Bei wählbarer Getriebeuntersetzung ist das trapezförmige Geschwindigkeitsprofil so zu wählen, dass die Beschleunigungsdauer und die Bremsdauer jeweils 20 % der gesamten Positionierdauer einnehmen.
  • Gegenüber dem Dreieckbetrieb sinkt dann die maximale Drehzahl, die während der Positionierfahrt erreicht wird, um 37 %.
  • Die Getriebeübersetzung kann deshalb, im Vergleich zum Dreieckbetrieb, um den Faktor 1,6 erhöht werden.
  • Das externe Massenträgheitsmoment verkleinert sich durch die zusätzliche Reduzierung, so dass ein kleinerer Motor zum Einsatz kommen kann. Das resultierende Massenträgheitsmoment beträgt im Verhältnis zum Dreieckbetrieb nur 39 %.
  • Das erforderliche Beschleunigungsmoment geht daher auf 98 % zurück, obwohl die Beschleunigung um den Faktor 1,56 größer ist. (Die Mechanik muss für diese Beschleunigung ausgelegt werden).
  • Das effektive Moment des gewählten Motors für den Trapezbetrieb beträgt im Vergleich zu dem effektiven Moment des Motors, der für Dreieckbetrieb ausgelegt wurde, nur 62 %!

Die Herleitung steht hier im PDF sowie als Powerpoint-Präsentation zur Verfügung:

1/5 Regel für Positionierantriebe mit Getriebe.pdf  (wählen Sie "Ziel speichern unter")

1/5 Regel für Positionierantriebe mit Getriebe.doc

1/5 Regel für Positionierantriebe mit Getriebe.ppt