Moderne Antriebstechnik ist die Voraussetzung für die Effizienz von Produktionsmaschinen und Robotern. Aktuelle Statistiken zeigen, dass im Maschinenbau durchschnittlich sechs Antriebsachsen pro Applikation benötigt werden. Die Anzahl wird einer Studie von Quest TechnoMarketing aus dem vergangenen Jahr zufolge auf zehn elektronische Antriebe pro Maschine im Jahr 2016 ansteigen. Diesen Markttrend hat der Automatisierungslösungsanbieter Sigmatek bei der Entwicklung seiner neuen kompakten Multiachs-Servodrives berücksichtigt. Bis zu sechs Motoren können mit einem Servoantrieb der Baureihe Dias-Drive 1000 angesteuert werden. Die Serie umfasst Drives mit drei, vier und sechs Antriebsreglern – jeweils in einem Gehäuse untergebracht. So kann der Maschinenbauer die Achsanzahl perfekt auf seine Anwendung abstimmen und die Vorteile von Kompakt-Drives voll nutzen: Sie sparen durch die kompakte Bauform erheblich Platz im Schaltschrank und sind zudem wesentlich wirtschaftlicher als Einzelachsen oder ein modulares System.
Bauraum und Kosten reduziert
Das Sechsachsgerät misst 21cm in der Breite, 59cm in der Höhe und hat eine Einbautiefe von 22cm. Der Hersteller will so den Begriff \’Kompakter Mehrachs-Servodrive\‘ mit den Servoverstärkern der Reihe SDD 1000 auf eine neue Stufe stellen. Die Antriebstechnik für sechs Motoren in die äußerst kompakte Form zu bringen – das war für das Entwicklungsteam eine echte Herausforderung, und zwar unter elektronischen und mechanischen Aspekten. Möglich wird dieses geringere Bauvolumen durch den Einsatz hochmoderner Antriebselektronik und die Einsparung von Material, da sich die sechs Antriebsregler sowohl das Gehäuse als auch Controller, Zwischenkreis und Kühlkörper teilen. Natürlich entfallen auch viele Stecker, Schrauben und Zwischenkreisverbindungen. Dass es dadurch möglich ist, die Gerätekosten zu reduzieren und gleichzeitig die Stabilität zu steigern, liegt auf der Hand. Die Drive-Variante mit drei kleineren Achsen (10 bis 20A) und drei größeren Achsen (20 bis 40A), wie sie häufig in Roboterapplikationen zu finden sind, wird erstmals auf der diesjährigen SPS IPC Drives in Nürnberg zu sehen sein und ist ab Anfang 2015 verfügbar, genauso wie die Drei- und Vierachs-Antriebsregler.
Hohe Leistungsdichte
Die Multiachs-Drives der SDD-1000-Reihe umfassen einen Onboard-Controller, der die Ausführung der Positionier- und Regelalgorithmen übernimmt. Er kommuniziert zudem mit dem übergeordneten Steuerungssystem und stellt schnellen Querverkehr im Drive sicher, wie dies z.B. bei interpolierenden Achsbewegungen nötig ist, oder wenn es zu einem Safety Stop kommen sollte. Gängige achsbezogene Sicherheitsfunktionen wie Safe Brake Control (SBC), Safe Torque off (STO), Safe Stop 1 (SS1) und Safe Out (SO) erleichtern die Integration der Antriebstechnik in das Sicherheitskonzept der Maschine (SIL3/SIL CL3 gemäß EN62061 und nach PLe, Kat. 4 gemäß ISO13849-1). Mit dem Safety-Ausgang (SO) können sicherheitsrelevante Baugruppen wie Ventile angesteuert werden. Der Motor-Regelalgorithmus wurde bei der neuen Baureihe weiterentwickelt, wodurch Präzision und Dynamik gesteigert werden konnten. Die Positionsvorgabe erfolgt in der SPS und wird dann über das echtzeitfähige Ethernet-Bussystem Varan an den Drive übermittelt. Sehr kurze Zykluszeiten des Reglers (62,5s) sorgen für eine außerordentlich exakte Positionierung bei hoher Geschwindigkeit. Bei den Funktionen beschränkt sich Sigmatek in den Drives bewusst auf Strom-, Drehzahl- und Positionsregelung. Im internen Data Analyzer der Dias-Drives können Daten mit Abtastraten bis zu 62,5µs aufgezeichnet und online im Software Tool dargestellt werden. Da die Konfigurationsparameter zentral im Steuerungssystem verwaltet werden, ist es nicht nötig, die Antriebskomponenten einzeln zu konfigurieren. Auf diese Weise werden die Inbetriebnahmezeiten verkürzt und Fehler vermieden.
Flexibles Gesamtsystem
Die Dias-Drives 1000 sind für dynamische Multi-Achsanwendungen konzipiert, wie sie im Serienmaschinenbau häufig zu finden sind. Beispiele dafür sind die Lebensmittel- und Verpackungstechnik, die Kunststoffindustrie, Handlinggeräte und Robotik-Applikationen. Bei der Entwicklung lag der Fokus des Herstellers darauf, ein flexibles System zu entwerfen, um Individualisierung bei der Serienproduktion zu ermöglichen. Verschiedene Leistungsgrößen können in dieselbe Mechanik verpackt werden. So ist eine Anpassung an marktspezifische Anforderungen einfach umzusetzen. Flexibilität bieten die von außen steckbaren Gebersysteme. Aktuell sind Resolver, EnDat 2.1 und Hiperface DSL verfügbar. Die verschiedenen Feedback-Module oder auch neue Gebervarianten lassen sich einfach hinzufügen oder austauschen. Der Anwender verfügt also immer genau über die Feedback-Systeme, die er für seine Anwendung benötigt. Das verwendete Rückführungssystem wird vom Drive automatisch erkannt. Hiperface DSL ermöglicht die Übertragung von Positionssignal und Leistung in nur einem Kabel. Diese Lösung spart Platz, Bauteile und erhöht die Übersichtlichkeit.
