Antriebe für den modularen Maschinenbau werden dezentral

Robust ist Pflicht

In der Holzbearbeitung gelten seit jeher anspruchsvolle Bedingungen: Immer höhere Präzision bei immer schnelleren Bearbeitungszeiten und geringstmöglichen Herstellungskosten sind die täglichen Herausforderungen für die gesamte Branche. Eine konsequente Orientierung an fortschrittlicher Technologie ist eine Notwendigkeit für die Wettbewerbsfähigkeit.

Besonders die Anforderung an eine hohe Flexibilität in den Fertigungsprozessen und der automatisierte Materialfluss zwischen den einzelnen Arbeitsschritten in der Holz verarbeitenden Industrie begünstigt den Trend zum modularen Aufbau der Holzbearbeitungsmaschinen. Seien es Gantry-Achsen von Fräsmaschinen, die angetrieben werden müssen oder ganze Anlagen mit vielfältigen Bearbeitungsschritten, wie z.B. in der Holzveredelung: Mit modularen Maschinen wird vieles einfacher. So spart man sich nicht nur aufwendige Verkabelung und Schaltschrankvolumen, sondern auch viel Zeit bei der Zusammenstellung von individuellen Maschinen oder die Verkettung von vielen einzelnen Maschinen zu Produktionsanlagen mit mehreren Bearbeitungsschritten. Aber wie werden Maschinen modular?

Antriebe bestimmen Modularität

Die Umsetzung von konsequent modularen Maschinen ist zunächst abhängig von der Wahl der geeigneten Antriebstechnik. Für unabhängige, flexibel kombinierbare Einzelmodule muss sich in erster Linie die zunehmende Zahl von Servoantrieben flexibel vernetzen und steuern lassen. Die gegenwärtig im Markt vorhandenen Lösungen erfüllen diese Voraussetzungen jedoch oft nicht, denn meist befindet sich die von dem Motor benötigte Elektronik zur Regelung in einem Schaltschrank, der dann individuell zu planen und aufzubauen ist. Dezentrale Schaltschränke mit kleinerem Volumen sind für modulare Maschinen ebenso störend wie teuer durch die zusätzlichen Komponenten und den entsprechend dazu ansteigenden Verkabelungsaufwand. Hier zusätzliche oder auszuwechselnde Maschinenmodule schnell installieren zu können, ohne großen Kabelsalat mit anschließend, beschleunigter Inbetriebnahme, das wünschen sich nicht nur Maschinenbauer, sondern auch die Produzenten gleichermaßen. Dadurch spart dieser nicht nur Kosten dank weniger Aufwand, er kann auch schneller wieder seine Anlagen dazu nutzen wozu er sie hat: zur Produktion.

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Auswahl aus einem durchgängigen System

Ein Hauptaugenmerk liegt auf der anforderungsspezifischen Antriebsauswahl. Wird ein Servowechselrichter benötigt, der einfach direkt am Maschinengestell montiert wird? Gibt es mehrere Achsen und wäre somit die Verwendung eines Triple-Servoreglers in einer baulichen Einheit ideal? Oder ist es an dieser Stelle sinnvoll, auf einen Servoregler mit integriertem Einspeisemodul zu setzen? Wäre es für das Maschinendesign vorteilhaft, ganz auf Motorkabel zu verzichten und eine kompakte und gleichzeitig hoch funktionale Antriebseinheit aus Servomotor mit integriertem Servoregler zu verwenden? Je größer die Auswahl der unterschiedlichen Antriebsmodule, desto mehr Freiheit bei der Realisierung von Maschinenkonzepten.

Erhebliches Anforderungsprofil

Allerdings sind die Anforderungen an die dezentral verbauten Antriebe nicht unerheblich: In der Holzbearbeitung ist eine Robustheit der Geräte in Sachen Schock- und Vibrationsfestigkeit mindestens genauso wichtig wie deren Schutzausführung in IP65. Integrierte sicherheitstechnische Funktionen machen die dezentralen Antriebe erst zu vollwertigen Alternativen. Je nach Anwendungsgebiet sollte eine Palette an sicheren Stopp- und sicheren Bewegungsfunktionen, wie beispielsweise STO, SS1, SS2, SLS, SDI, SSR, SOS, SMS oder SLI zur Verfügung stehen. Bei der Konstruktion von Maschinen geht hier ein durchgängiges System an verschiedenen, dezentralen Antrieben einher mit hohen Freiheitsgraden.

Hier kommt die dezentrale Antriebstechnik von AMK als Lösung ins Spiel: Die Produktreihe der dezentralen Antriebstechnik trägt den Namen AMKASmart und beinhaltet ein durchgängiges System unterschiedlichster Komponenten zum flexiblen Einsatz durch den Maschinenbauer. So besteht die Reihe aus Servoreglern im Dauerleistungsbereich von 2 - 5kVA für rotatorische und lineare Synchron- und Asynchronmotoren in vielfältigen Ausprägungen, wie z.B. als Servowechselrichter iX, Servowechselrichter i3X mit drei Reglern in einem Gehäuse, Servoumrichter iC, bestehend aus Servoregler mit integriertem Einspeisemodul und das All-Inclusive-Modell iDT, ein Servomotor mit integriertem Servoregler als bauliche Einheit. Die hohe Schutzart IP65 ermöglicht die Montage direkt am Maschinengestell. Dank der Vibrations- und Schockbeständigkeit auch auf bewegten Achsen.

Kein Schaltschrank bedeutet mehr Platz

Da die Servoregler nun keinen Schaltschrank mehr benötigen, entfällt logischerweise auch dessen Platzbedarf. Auch die Motorkabel (Leistungskabel und Geberkabel) müssen nicht mehr zentral vom Schaltschrank zu jedem Antrieb gezogen werden. Es werden einfach nur Leistungs- und Echtzeit-Ethernet-Kabel von einem zum anderen Servoregler durchgeschleift. Die Motorkabel fallen dadurch jeweils sehr kurz aus oder bei der Verwendung des iDTs sogar komplett weg. Bei der Verkabelung der Antriebe setzt AMK auf eine getrennte Führung von Leistung und Kommunikation anstelle eines Hybridkabels. Das reduziert nicht nur die Kosten der Verkabelung, da günstige Standardkabel verwendet werden können, sondern reduziert auch die Störanfälligkeit der Datenleitung. Der Einsatz von Verteilerboxen entfällt dadurch komplett. Weiteres Einsparpotential bietet die flexible Verbindungstechnik, die bei AMK eingesetzt wird. So können die Motoren mit einem Kabelschwanz geliefert werden und die Anbindung an den Servoregler erfolgt über Klemmentechnik die keine speziellen, teuren Stecker benötigt. Allerdings gibt es die Antriebe selbstverständlich auch mit erforderlichen Steckern, um Motor und Regler zu verbinden.

Kostengünstiger Klemmenblock

Werden mehrere Achsen betrieben, kann die Leistungsversorgung wahlweise in AC oder DC kostengünstig über einen Klemmenblock weiterverdrahtet werden. Dadurch wird die Verkabelung auf ein absolutes Minimum reduziert. Die sichere und schnelle Kommunikation über Echtzeit-Ethernet wie EtherCAT oder Sercos III bietet eine sehr gute Basis für den industriellen Einsatz. Fünf Multifunktionale I/Os stehen für den direkten Anschluss von Sensoren und Aktoren an der Maschine zur Verfügung. Auch beim Thema Sicherheit haben die dezentralen Antriebe der AMKASMART-Reihe einiges zu bieten: So kann mit jedem Gerät standardmäßig STO (Safe Torque Off) realisiert werden und optional gibt es sie auch mit funktionaler Sicherheit. bw

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