Cogging-Drehmoment-Kompensation bei Servoantrieben
Was ist Cogging-Drehmoment?
Cogging-Drehmoment ist eine unerwünschte periodische Drehmomentschwankung in Permanentmagnet-Motoren, die durch die magnetische Wechselwirkung zwischen den Rotormagneten und den Statorzähnen entsteht. Es tritt auch dann auf, wenn kein Strom durch den Motor fließt, und äußert sich als „rastiges“ oder „stufiges“ Gefühl beim manuellen Drehen der Welle.
Warum ist das wichtig?
In Präzisionsanwendungen — Chirurgieroboter, Halbleiterhandling, optische Systeme, Messtechnik — können selbst kleine Drehmomentschwankungen verursachen:
- Positionierfehler bei niedrigen Drehzahlen
- Vibrationen, die auf Werkzeug oder Werkstück übertragen werden
- Hörbare Geräusche des Motors
- Reduzierte Oberflächenqualität bei Bearbeitungs- oder Dosiervorgängen
Cogging-Drehmoment ist besonders bei niedrigen Drehzahlen problematisch, wo die Schwingungsfrequenz niedrig genug ist, um die Bewegungsqualität direkt zu beeinträchtigen.
Wie funktioniert die Kompensation?
Die softwarebasierte Cogging-Kompensation erzeugt aktiv ein Gegendrehmoment, das den Cogging-Effekt aufhebt. Der Prozess besteht aus zwei Phasen:
1. Kalibrierung (einmalige Aufzeichnung, ca. 3 Minuten):
Der Motor dreht sich langsam ohne Last, während der Antrieb das Cogging-Drehmomentprofil als Funktion der Einzelumdrehungsposition aufzeichnet. Das Ergebnis ist eine Kompensationstabelle, die im nichtflüchtigen Speicher des Antriebs abgelegt wird.
- Mindest-Encoder-Auflösung: 1.024 Inkremente pro Umdrehung (4.096+ empfohlen)
- Der Motor muss frei drehbar sein — keine mechanische Blockierung oder nennenswerte Last
- Voraussetzung: Systemidentifikation und Position Auto-Tuning müssen abgeschlossen sein
2. Aktive Kompensation (Laufzeit):
Im Betrieb liest der Antrieb die aktuelle Rotorposition, schlägt den entsprechenden Kompensationswert nach und addiert ihn zum Drehmomentbefehl. Das Ergebnis ist ein deutlich glatterer Drehmomentverlauf.
Die Kompensation wird über das Object Dictionary gesteuert (0x2008): Subindex 1 zeigt den Status an, Subindex 2 aktiviert oder deaktiviert die Kompensation.
Wie setzt SOMANET das um?
Auf SOMANET Antrieben wird die Cogging-Kompensation über OBLAC Drives konfiguriert und aufgezeichnet. Nach der Aufzeichnung kann die Funktion jederzeit aktiviert oder deaktiviert werden — ohne erneute Kalibrierung.
Die Funktion ist besonders wirkungsvoll in Kombination mit ACTILINK-JP Präzisionsaktuatoren, bei denen Wellgetriebe jegliche Drehmomentschwankungen von der Motorseite verstärken.
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