Antriebstechnik

Muskeln für die Roboter

Robuste Synchron-Servoantriebe
Bei der Entwicklung seiner Synchron-Servomotoren-Reihe MCS legte Lenze großes Augenmerk auf eine robuste Konstruktion. Schließlich kommt sie unter den harten Bedingungen der Handhabungstechnik und Robotik zum Einsatz. Die Motoren sind sehr vibrationsfest und erreichen eine lange Lebensdauer.

Seit dem Jahr 2000 arbeiten Kuka Roboter und Lenze in der Antriebstechnik eng zusammen. Mehr als 200.000 Servoregler sind mittlerweile weltweit im Einsatz. Die Zuverlässigkeit einzelner Komponenten ist eine Grundvoraussetzung, um sich in der Automobilindustrie als kompetenter Anbieter für dynamische und flexible Handlingsaufgaben zu etablieren. Dass heute neben Industrierobotern auch andere Mechaniken von einer Kuka-Steuerung mit einem Lenze-Servosystem geführt werden, zeigen verschiedene Anwendungen, zum Beispiel Palletiermechaniken in der Getränkeindustrie.

Handlingssysteme arbeiten typischerweise mit einer zentralen Steuerung. Sie steht ihrerseits über Feldbus mit den angeschlossenen Achsreglern in Verbindung und gibt Positions-, Drehzahl- oder Drehmomentsollwerte vor. Feldbustechnik ermöglicht dabei die synchronisierte, taktgenaue Abarbeitung der Sollwerte, so dass jederzeit die einzelnen Positionen der Achsen mit der gewünschten Geschwindigkeit, der Beschleunigung und dem erforderlichen Drehmoment bahngenau geregelt werden können. Der Feldbus minimiert mit seiner Durchschleiffähigkeit den Verkabelungsaufwand und ermöglicht die Diagnose sowie Parametrierung.

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Die Servoregler generieren aus den Feldbussignalen die Leistungsumsetzung für (unterschiedlich zum Einsatz kommende) Synchron-Servomotoren. Höchste Dynamik und Präzision – und vor allem die Kosten optimierte und Platz sparende Umsetzung der Multiachsanwendung – waren die ausschlaggebenden Entwicklungsimpulse für das Servosystem.

Aus diesem technologischen Ansatz entstand die Reglerreihe ECS. Das System besteht aus einer zentralen Einspeisung und bis zu 3,2-fach überlastfähigen Achsmodulen mit Spitzenströmen zwischen vier und 64 Ampere. Es ist optimiert für Mehrachsanwendungen, wie Zuführ- oder Entnahmegeräte der Handhabungstechnik. Typisch sind auch verkettete XYZ-Systeme im mittleren Leistungsbereich. Beispiele sind hier die weit verbreiteten Portalroboter.

Vorkonfigurierte Umrichter

Für koordinierte Mehrachsbewegungen mit zentraler Steuerung erweiterte der Hamelner Antriebshersteller seine Servo-Umrichterreihe ECS. In der Ausführung „M“ (Motion) sind die Regler bereits ab Werk für den Betrieb unter einer Motion Control-Steuerung (beispielsweise die Lenze-Steuerung ETC) vorkonfiguriert und lassen sich mit nur wenigen ergänzenden Parametern an die jeweilige Aufgabe anpassen. Das spart Zeit und Kosten.

Die Variante „Motion“ ist eine von drei Bewegungsfunktionen, die Lenze ab Werk fertig appliziert ausliefert. „Speed & Torque“ ist zugeschnitten zur Drehzahl- und Drehmomentregelung, „Posi and Shaft“ speichert bis zu 15 Profile zur Positionierung, die ihrerseits absolut, relativ, modulo (relativ und endlos) oder als manueller Festdrehzahlwert sowie Leitfrequenzfolger erfolgen kann.

Komplett steckbare Anschlüsse und verschiedene Montagearten (Cold Plate, Schaltschrankeinbau, Durchstoßtechnik) verdeutlichen die Installations- und Servicefreundlichkeit. Unterstützt wird die schnelle Montage auf kleinstem Raum durch den Gleichspannungs-Zwischenkreis, der ohne weitere Gleichspannungs-Sicherungen auskommt.

In Kombination mit den Synchron-Servomotoren der Reihe MCS sind effizient arbeitende Antriebstränge die Folge. Die neuartige Sept-Bauform (Sinus-Einzelpol-Technologie) der Motoren führt in Kombination mit Hochenergie-Magneten aus Neodym-Eisen-Bor und speziell geformten Polen zu einem verzerrungsfreien, rein sinusförmigen Arbeitsfeld. Das Resultat an der Motorwelle sind ein hoher Wirkungsgrad, sehr gute Rundlaufeigenschaften und maximale Leistungsdichte ohne störende Hak- und Rastmomente. Die kompakte Baureihe MCS deckt den Momentenbereich von 0,5 bis 190 Newtonmeter ab.Ralf Scharrenbach (gm)

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