Warum ein Servosystem mit zu viel Performance kaufen, wenn es eine kostengünstigere Lösung gibt, die auf die Anwendung zugeschnitten ist?

Warum ein Servosystem mit zu viel Performance kaufen, wenn es eine kostengünstigere Lösung gibt, die auf die Anwendung zugeschnitten ist? Koco Motion / Adlos

Koco Motion erhielt im vergangenen Jahr eine Anfrage von einem schweizer Hersteller von Analysengeräten, der auf der Suche nach einer antriebstechnischen Lösung für eine Serienanwendung war. Die darin verbaute Ventil-Steuerung für Analysengeräte führte die beiden Firmen Adlos, als Entwickler der Steuerung, und Koco Motion zusammen. Die Aufgabe war klar: Dafür braucht man kein Servosystem mit großer Performance. Deshalb entwickelten die beiden Unternehmen zusammen ein kostengünstiges  Schrittmotor-Servosystem, das auf diese Anwendung zugeschnitten ist. Es ist eine Kombination von Standard-Komponenten und einer kundenspezifischen Anpassung. Die erfolgreiche Zusammenarbeit beflügelte die beiden Geschäftsführer, Gerhard Kocherscheidt von Koco Motion und Thomas Vogt von Adlos, einen langfristigen Kooperationsvertrag abzuschließen. „Wir wollen dieses Erfolgskonzept multiplizieren, weil bestehende Produkte aus unserem Lieferprogramm oder am Markt erhältliche solche Anforderungen nicht optimal erfüllen“, sagt Kocherscheidt. Vogt ergänzt: „Zur Umsetzung dieses Ziels werden wir vorhandene Hardware modifizieren und die Software genau an die Bedürfnisse des Kunden anpassen. Wir schätzen den dafür benötigten Entwicklungsaufwand auf zwischen 10 und 20 Prozent je nach Applikation.“

Die Vorteile des Schrittmotor-Servosystems

Die Steuerung des Schrittmotors bei dem Servosystem 'Kann Motion'.

Die Steuerung des Schrittmotors bei dem Servosystem ‚Kann Motion‘. Koco Motion / Adlos

Zunächst nahmen die beiden Unternehmen eine Kosten-Nutzenrechnung in den bereits abgeschlossenen und aktuellen Projekten vor. Auf der mechanischen Seite kommt ein Schrittmotor anstelle eines DC-Motors mit Getriebe zum Einsatz. Daraus ergibt sich eine Bauteilersparnis, einhergehend mit einem geringeren Verschleiß, höheren Standzeiten und einer geringeren Geräuschentwicklung.

Oder es wird Pneumatik durch einen Schrittmotor mit elektronischer Steuerung ersetzt. Die Closed-Loop-Regelung (geschlossener Regelkreis) übernimmt die Drehzahlregelung des Motors sowie die Drehmoment-Regelung und die Positionierung. Gegenüber pneumatischen Steuerungssystemen hat das Schrittmotor-Servosystem mehrere Vorteile: Es können beliebige Fahrprofile wie kontrolliertes Anfahren und Bremsen oder das Einnehmen von Zwischenpositionen verwirklicht werden, das System bietet mehr Funktionalität, eine höhere Lebensdauer und geringere Geräuschentwicklung bei geringeren Betriebs- und Servicekosten.

„Das System ist qualitativ und funktionell mit den aktuell in Europa angebotenen Antrieben vergleichbar, bietet aber einen deutlichen Kostenvorteil“, sagt Kocherscheidt. „Es kann nur das, was es können muss – und zwar perfekt.“

Die Standard-Baureihe

Die beiden Kooperationspartner: Gerhard Kocherscheidt (l.), Geschäftsführer von Koco Motion, und Thomas Vogt, Geschäftsführer von Adlos.

Die beiden Kooperationspartner: Gerhard Kocherscheidt (l.), Geschäftsführer von Koco Motion, und Thomas Vogt, Geschäftsführer von Adlos.

Aus der kundenspezifischen Entwicklung eines Schrittmotor-Servosystems für ein Analysengerät konzipierten die beiden Unternehmen eine Standard-Baureihe. Sie umfasst 6 Modelle in den Flanschgrößen NEMA 17, 23 und 24 mit Drehmomenten von 0,4 bis 3,0 Nm. Die Versorgungsspannung beträgt je nach Anwendung 24 bis 48 V. Weitere Spannungsbereiche sollen im Laufe des Jahres dazu kommen.

Das Schrittmotor-Servosystem arbeitet so zuverlässig wie ein Servomotor und lässt sich über Befehle oder Ablaufprogramme programmieren. Seine Einsatzgebiete sind Positionieraufgaben, geregelter Dauerlauf oder programmierte Bewegungsabläufe. Zusätzlich können die an Bord befindlichen digitalen und analogen Ein- und Ausgänge zur Initiierung der Bewegungsabläufe programmiert werden.

Die Kommunikation erfolgt über die RS232-Schnittstelle als Standard. Die Motorparameter sind jeweils in dem internen Speicher hinterlegt. Über ein einfach zu bedienendes Terminalprogramm können weitere Parameter und Befehle zu gewünschten Bewegungsabläufen an die Motorsteuerung gesendet werden. Alle Befehle sind aus einem Drop Down Menü wählbar. Dabei wird die Beschreibung jedes Befehls in der rechten Bildschirmseite angezeigt. Auch über den ASCII-Code lässt sich das Servosystem leicht programmieren. Weitere Schnittstellen wie CANopen und REST sind bereits in Arbeit.

Kundenspezifische Servosysteme

Das Servosystem 'Kann motion' in einer kundenspezifischen Ausführung für einen Rotationswärmetauscher.

Das Servosystem ‚Kann motion‘ in einer kundenspezifischen Ausführung für einen Rotationswärmetauscher. Koco Motion / Adlos

Auf Grund seiner Flexibilität eignet sich das Schrittmotor-Servosystem „für eine Vielzahl von Anwendungen in ganz unterschiedlichen Bereichen“, sagt Kocherscheid. Bisherige, kundenspezifisch optimierte Ausführungen des Schrittmotor-Steuerungssystems umfassen Stückzahlen von 1000 bis 10000. Als Beispiele führt er an: Ein Hersteller von Musikinstrumenten verstellt damit Vibraphone. In einem Rotationswärmetauscher konnte durch die Einsparung des Getriebes und der damit einhergehenden Minimierung der Verschleißteile eine Preisreduktion von 65 Prozent realisiert werden. Zudem hat sich der Lärmpegel sich bei dieser Entwicklung um 30 Prozent verringert. Beim Einsatz des Systems in einem Bestückungsautomaten kommt dieser jetzt ohne SPS und Schaltschrank aus, wodurch sich die Fehler- und Verschleißquellen reduzieren. Eine integrierte IO-Steuerung vereinfacht die Verkabelung. Statt 230 V-AC ist die Konstruktion in 24 V-DC ausgeführt und wird somit der Maschinenrichtlinie gerecht.

Für weitere kundenspezifische Entwicklungen gibt sich Koco Motion-Geschäftsführer Kocherscheid offen für alle Branchen und lädt Kunden „zu einer engen Zusammenarbeit bei der Neuentwicklung ein“. Um ein kundenspezifisches System zu realisieren, nennt er eine Mindeststückzahl von 100 Systemen. Der Grund: Die Optimierung eines Antriebs beziehungsweise eines Steuerungssystems ist immer Entwicklungsarbeit; zudem werden eventuell auch Werkzeuge benötigt, die Initialisierungskosten verursachen. Adlos-Geschäftsführer Vogt ist sich sicher, mit solchen kundenspezifischen Antriebssystemen „qualitativ hochwertige und preislich unschlagbare Antriebslösungen für die Großserie“ realisieren zu können.