Aktuatorgrenzen

Aktuatorgrenzen bezeichnen die Ober- und Untergrenzen, bis zu denen ein Aktuator physisch oder steuerungstechnisch betrieben werden kann. Sie umfassen mechanische Grenzwege, maximale Kräfte, Drehmomente, Geschwindigkeiten sowie thermische und elektrische Limits. Mechanische Grenzen ergeben sich aus dem Aufbau des Systems: Endlagen, Führungsschienen, Dichtungen und Puffer. Elektrische Systeme setzen maximale Ströme, Spannungen oder Drücke fest, während thermische Grenzen die zulässige Wärmeentwicklung begrenzen. Zusätzlich können Sicherheits- oder Betriebsparameter wie minimale oder maximale Beschleunigungsraten Grenzwerte festlegen.

Die Grenzwerte beeinflussen die Regelbarkeit erheblich. Überschreiten Reglerausgaben die Grenzen, kann Sättigung auftreten, und es können Regelungsphänomene wie Integratorwindup auftreten. Zur Vermeidung werden Anti-Windup-Strategien, Grenzlimitierung, Soft-Limits und beschränkte Stellgrößen eingesetzt. Soft-Limits ermöglichen eine sanfte Annäherung an die Grenze, während harte Grenzschalter sicherheitstechnisch greifen. In der Praxis werden Grenzwerte oft durch Grenzschalter, Endschalter oder Sensoren überwacht.

Dokumentation der Achsengrenzen erfolgt in Datenblättern und technischen Spezifikationen. Typische Größen sind Bewegungsbereich, zulässige Kräfte oder Momente, maximale Geschwindigkeit und Beschleunigung, Temperaturbereich sowie elektrische Werte wie Strom oder Spannung. Die Kenntnis der Grenzen ist wichtig für Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer.

Beispiele: Industrielle Roboterachsen mit Endlagen, Hydraulikzylinder mit Druck- und Wegbegrenzung, Elektromotoren mit Drehmoment- und Kühlgrenzen.