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Mit dezentralen Servoreglern und Sevoantrieben lassen sich modulare Anlagenkonzepte umsetzen.
Statt Hybridkabel, wie sie oft zum Einsatz kommen, ist eine getrennte Führung von Energieversorgung und schneller Kommunikation über Echtzeit-Ethernet möglich.

Zu einer Verpackungsanlage gehören zum Beispiel Zuführbänder, Kartonaufrichter, Komponenten zum Füllen, Leimgeräte und vieles mehr. Dieses als starres Ganzes wäre überaus komplex, unflexibel und zudem schwierig zu warten. Bei einem modularen Konzept lassen sich bei Änderungen in der Produktion leicht Module austauschen, alte wieder verwenden und neue installieren. Die Modularität bringt Vorteile bei neuen Maschinen, denn die Serienmaschine an sich, gibt es eigentlich nicht, da fast jedes Unternehmen seine eigene Version einer Anlage hat. Modularität ermöglicht hier ein effizienteres Konzipieren neuer Anlagen. Der Maschinenbauer kann jederzeit neue Komponenten entwickeln und diese dann unabhängig von der schon vorhandenen Anlage integrieren. Modularität bringt Transparenz auch für die Instandhaltung, denn Fehler sind einfacher zu finden und effizienter zu beheben. Außerdem lassen sich modulare Anlagen flexibel an die Produktion angepassen.

Verbessertes Anpassen

Wird der dezentrale Servoregler in modularen Maschinenmodulen integriert, können lassen sich Maschinenkomponenten wie Legosteine zusammensetzen. Damit entstehen Anlagenvarianten, die auf speziellen Anforderungen jedes Kunden genau passen. Die moderne Produktion muss flexibel sein, um adäquat auf die Veränderungen im Markt reagieren zu können, darum besteht in vielen Branchen ein Trend zum Modularisieren der Anlagen. In Verteilerzentren der Post oder von Logistikunternehmen, bei Zeitungsverlagen und bei Verpackungsherstellern. Diese Unternehmen mit ihren weitläufigen Anlagen oder mit des Öfteren zu modifizierenden Anlagen benötigen effiziente, dezentrale Lösungen. Für unabhängige, flexibel kombinierbare Einzelmodule muss sich 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 und durch die zusätzlichen Komponenten sowie den entsprechend dazu ansteigenden Verkabelungsaufwand teuer. Hier zusätzliche oder auszuwechselnde Module schnell installieren zu können, ohne großen Kabelsalat mit anschließender, schnellerer Inbetriebnahme, wünscht sich jeder Konstrukteur und Kunde. Dadurch spart er nicht nur Kosten, er kann auch schneller wieder seine Anlagen dafür nutzen wozu er sie hat: zur Produktion. Dezentrale Lösungen lassen Schaltschränke schrumpfen und weniger Kabelsalat bedeutet auch weniger potenzielle Fehlerquellen bei der Installation neuer Anlagenmodule.

AMK bietet hier mit den dezentralen Servoreglern iX und der Motorserie iDT, mit integriertem Servoregler ein Konzept, das Modularität möglich macht. Die Wechselrichter, motornah verbaut oder direkt im Motor integriert, reduzieren den Raumbedarf im zentralen Schaltschrank. Die Maschine wird insgesamt kleiner. Die Integration der dezentralen Lösung ist durch die kompakten Abmessungen der Servoregler fast überall möglich. Die weitere Integration direkt auf dem Motor spart dort, wo die Leistungsanforderung es zulässt, zusätzliche Verkabelung. Vor allem in Maschinen mit vielen Achsen, etwa für die Kunststoff-, Verpackungs- oder Druckbranche, bringen diese Lösungen eine gesteigerte Wirtschaftlichkeit. Das Weiterschleifen von Leistungsversorgung und Kommunikationsleitungen verringert den Verkabelungsaufwand auch bei ausgedehnten Maschinen. Weitere Maschinenmodule können einfach an die Maschine eingereiht werden. Multifunktionale I/Os in jedem Servoregler stehen für Sensoren und Aktoren an der Maschine zur Verfügung. Da die Servoregler nicht im Schaltschrank untergebracht sind, sind die einzelnen Maschinenmodule unabhängig und einfach kombinierbar. Die Maschinenmodule lassen sich autark aufbauen und individuell testeten.

Wirkungsgrade erhöhen

Sowohl Wechselrichter als auch die Motoren mit integriertem Wechselrichter weisen hohe Wirkungsgrade auf. Dadurch reicht in vielen Fällen die natürliche Konvektion und der Wärmestrom in das Maschinengestell als Kühlung aus. Das spart Energiekosten und verringert den Wartungsaufwand. Sollte mehr Leistung benötigt werden, stehen Varianten mit Fremdlüftung und Coldplate zur Verfügung. Dann sind Umrichterleistungen bis zu 5 kVA möglich. Die Servoregler iX und iDT haben noch weitere Vorteile: Statt Hybridkabel, wie sie oft zum Einsatz kommen, ist eine getrennte Führung von Energieversorgung und schneller Kommunikation über Echtzeit-Ethernet möglich. Das bringt mehrere Vorteile: die Signale stören sich nicht gegenseitig und der Anwender kann kostengünstige Standardkabel verwenden. Spezialanfertigungen wie Hybridkabel und das Anpassend der Länge ist meist teuer. Diese oft dickeren Hybridkabel lassen nur mäßige Biegeradien zu, wohingegen dünnere Standardkabel engere Biegeradien zulassen womit sich der verfügbare Raum besser nutzen lässt und sich die Installation der Maschine vereinfacht. Dazu kommt, dass bei dem AMK-System keine teure Verteilerbox nötig ist und das Einschleifen von weiteren Feldbuskomponenten jederzeit und überall in der Maschine möglich ist.

Weiterer Vorteile ergeben sich beim Einsatz der Antriebe auf bewegten Achsen. Der Servoregler für mehrere bewegte Achsen kann aufgrund der kompakten Abmessungen und der robusten, rüttelfesten Ausführung im bewegten Bereich platziert werden. So verringert sich bei bewegten Achsen die Kosten für den Kabelschlepp oder er kann durch wenige Schleifringe komplett entfallen. Mehrere Antriebe auf einem Karussell zu kombinieren spart Kosten, denn es muss nur einmal eine Leistungs- und Datenleitung, etwa über einen Schleifring, auf das Karussell gebracht werden. Im konventionellen Fall wären zu jedem Motor viele Leitungen vom Schaltschrank auf das Karussell zu führen. Im Falle von Gebersystemen mit analoger Datenübertragung ist das Übertragen über Schleifringe wegen Störungen auf dem Gebersignal oft problematisch. Auch beim Thema Sicherheit haben die Servoregler einiges zu bieten: So ist mit jedem Gerät standardmäßig STO (Safe Torque Off) möglich.

SPS/IPC/Drives 2011
Halle 4, Stand 210