Das vierachsige Basismodul lässt sich individuell mit Zwei-Achs- und Vier-Achs-Modulen erweitern.

Das vierachsige Basismodul lässt sich individuell mit Zwei-Achs- und Vier-Achs-Modulen erweitern. AMK

Mit dem kompakten MultiServo lassen sich mehrachsige Servo-Anwendungen realisieren. Kompakt heißt: Im Vergleich zu einer herkömmlichen Ausrüstung mit Einzelachsreglern spart das vierachsige Basismodul mit gerade einmal 130 mm Breite, 320 mm Höhe und 230 mm Tiefe bis zu 60 % Platz im Schaltschrank. Konzeptionell ist der MultiServo ein skalierbarer Baukasten. Auf der Leistungs- beziehungsweise Hardware-Ebene gibt es Achsen mit 1, 2 und 4 kVA Leistung. Maschinenbauer haben die Möglichkeit, das Basismodul durch Erweiterungen mit Zwei- und Vier-Achs-Modulen flexibel zu erhöhen.

Lastspitzen elegant abgefedert

Für ein dynamisches Beschleunigen und Bremsen ist jede Achse für die doppelte Überlast ausgelegt und liefert dann – beispielsweise das 4 kVA-Gerät – für zehn Sekunden bis zu 8,25 A. Auf diese Weise lassen sich Applikationen mit vergleichsweise hohen Losbrechmomenten aber moderaten Dauermomenten im Normalbetrieb mit kleineren Reglern ausstatten. Dies erhöht die Energieeffizienz im Teillastbereich deutlich.

So wie die Achsen individuell konfigurierbar sind, so einfach lässt sich auch die Leistung des Zwischenkreises mit 540 V DC erweitern: Es stehen 5 kW mit integrierten Filtern im Basisgerät beziehungsweise 20 kW mit externen Filtern zur Auswahl. Parallel zum Aufbau und der Systemleistung muss auch die Kühlung flexibel anpassbar sein. Grundlage bildet eine Coldplate-Technologie, die abhängig von der Applikation und den Umgebungsbedingungen wahlweise mit Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlung kombiniert werden kann.

Mehr Unabhängigkeit durch integrierte Bewegungssteuerung

Das Basis-Modul kombiniert Einspeisung,  Zwischenkreis und Motion-Control-Steuerung.

Das Basis-Modul kombiniert Einspeisung, Zwischenkreis und Motion-Control-Steuerung. AMK

Eine weitere Besonderheit der Neuentwicklung besteht darin, dass die Mehrachsgeräte auch eine ‚ausgewachsene‘ Bewegungssteuerung an Bord haben. Somit können Maschinenbauer unabhängig von der Marke der übergeordneten Maschinen oder Anlagensteuerung ihre Motion Control Lösung realisieren und können ihr Modul über eine der unterstützten Feldbusschnittstellen mit einer übergeordneten Steuerung verbinden. Auf diese Weise können Maschinenbauer für die Bewegungsführung sämtliche Vorteile der Mehrachsgeräte nutzen, ohne bei der Auswahl des SPS-Herstellers von Werksvorschriften oder regionalen Marktführern abhängig zu sein. Hinsichtlich Kommunikation werden alle gängigen Kommunikationsschnittstellen unterstützt, beispielsweise Ethercat, Sercos und Varan.

Die diversen Bewegungsfunktionen sind als Motion-Apps verfügbar. Hierbei deckt das Unternehmen aktuell die Funktionen Kurvenscheiben, Handlingsaufgaben, Pick-and-Place Bewegungen, Querschneider sowie mehrachskoordinierte Achsverbünde (Interpolation) ab. Darüber hinaus kann Codesys als offene Programmiersprache auf Basis IEC 61131-3 oder applikationsspezifische App integriert werden.

STO und Schwingungsdämpfung gehören zur Serienausstattung

Als Geberrückführung unterstützt das Antriebssystem die gängigen Geberarten und ermöglicht darüber hinaus auch einen geberlosen Betrieb. Weil die Safetyfunktion STO (sicher abgeschaltetes Moment) mehr und mehr zum Standard im Maschinen- und Anlagenbau zählt, wurde dieses Feature serienmäßig für jede Achse der Mehrachsregler implementiert. Darin enthalten ist eine Motorkurzschlussfunktion, die den Motor im STO-Fall abbremst. Offen konzipiert lassen sich auch komplexere Sicherheitsfunktionen integrieren, wenn dies die Risikobewertung einer Applikation verlangt.

Eine weitere regelungstechnische Spezialität stellt die integrierte Schwingungsdämpfung dar. Mit dieser Funktion im Gepäck sind Maschinenbauer besser in der Lage, die Produktionsgeschwindigkeit ihrer Maschinen zu steigern – ohne Einbußen bei der Qualität. Hintergrund: Harte und schnelle Positionierbewegungen beziehungsweise abrupte Abläufe verursachen unweigerlich Schwingungen, die irgendwie zu kompensieren sind. Parallel dazu herrscht der Trend vor, Maschinen immer kleiner und leichter zu bauen – was aus dem Blickwinkel Schwingungsdämpfung kontraproduktiv wirkt. Denn die Leichtbau-Konstruktionen können die von den Positionieranwendungen angeregten Schwingungen nur noch schlecht ausgleichen. Um ein Aufschwingen zu vermeiden, muss die Maschine folglich häufig mit ‚angezogener Handbremse‘ gefahren werden. Dies geht letztlich auf Kosten der Produktivität. Die im MultiServo integrierte Schwingungskompensation ist eine wirksame Lösung.

Integrierte Lösung statt Einzelgerätekombination

Topologie zum Multi-Servo.

Topologie zum Multi-Servo. Bender

Einen wichtigen Beitrag hinsichtlich schnellem Engineering und zügiger Inbetriebnahme leistet die Montagetechnik des Systems. Aufgrund des hohen Integrationsgrads von vier Servoachsen samt Einspeisung und Motion Control fallen viele Befestigungen weg – mit nur einem Gehäuse und vier Schrauben erfolgt die komplette Montage. Ebenfalls reduziert sich die Verkabelung, sowohl bei der Ethernet-Kommunikation, als auch bei der Querverdrahtung. AMK unterstützt die schnelle Installation an dieser Stelle mit integrierten Querverbindungen, die Kabel einsparen und vor allem auch für einen effektiven DC-Zwischenkreisverbund sorgen. Die angeschlossenen Achsen können damit bereits ab Werk untereinander einen Energieausgleich durchführen – was letztlich den Stromverbrauch senkt, weil die beim Bremsen anfallende generatorische Energie über den Zwischenkreis für andere Achsen zur Verfügung steht und nicht über Widerstände verheizt wird.

Hannover Messe 2016 – Halle 15, Stand G04