Definition und Funktionsweise:
Ein Schrittmotor (engl. Stepper Motor) ist ein Elektromotor, der sich nicht kontinuierlich dreht, sondern in diskreten Schritten bewegt. Jeder elektrische Impuls, der dem Motor zugeführt wird, bewirkt eine Bewegung des Rotors um einen festen Winkel (den Schrittwinkel). Dies ermöglicht eine präzise Positionierung ohne einen separaten Lagegeber (Encoder) in den meisten Anwendungen (Open-Loop-Betrieb).
Schrittmotoren werden durch eine Schrittmotorsteuerung (Treiber) angesteuert, die die Stromimpulse an die Motorwicklungen in der richtigen Reihenfolge und Frequenz sendet. Die Drehzahl des Motors hängt von der Frequenz der Impulse ab, die Position von der Anzahl der Impulse.
Merkmale und Vorteile:
- Präzise Positionierung: Ideal für Anwendungen, die eine genaue Positionierung ohne aufwändiges Feedback-System erfordern (Open-Loop).
- Einfache Steuerung: Die Ansteuerung ist relativ einfach, da die Position direkt aus der Anzahl der Impulse abgeleitet wird.
- Halteposition: Im bestromten Zustand hat der Motor ein Haltemoment, das ihn in Position hält.
- Rastmoment: Auch im stromlosen Zustand besitzt ein Schrittmotor oft ein kleines Rastmoment, das ein ungewolltes Verdrehen verhindert.
- Kostengünstig: In der Regel günstiger als Servomotoren.
- Robuste Bauweise.
Nachteile:
- Verlust von Schritten: Bei zu hoher Last oder zu schnellem Betrieb können Schritte verloren gehen, was zu Fehlpositionierungen führt (ohne Encoder-Rückmeldung nicht erkennbar).
- Geringere Dynamik und Drehzahl: Weniger dynamisch und erreicht geringere Maximaldrehzahlen als Servomotoren.
- Vibrationen: Können bei bestimmten Drehzahlen zu Vibrationen führen.
Anwendungsbereiche in der Automatisierung:
Schrittmotoren finden breite Anwendung in Bereichen, die eine kostengünstige und präzise Positionierung erfordern:
- Drucker und Plotter.
- Scanner und optische Systeme.
- Kleine CNC-Maschinen.
- Etikettierer.
- Dosieranlagen.
- Kamera-Positionierung.
- Roboter (für bestimmte Achsen in kostengünstigen Lösungen).
→ Siehe auch: Servomotor, Rastmoment, Encoder, Motion Control, Antriebstechnik
