Insbesondere Operationsroboter, Analysegeräte der Medizinal- und Labortechnik sowie Multileaf-Kollimatoren in der Bestrahlungstechnik sind auf miniaturisierte Antriebssysteme angewiesen, die aufgrund eines hohen Wirkungsgrades dicht gepackt installiert werden können. Zum passenden Antriebspaket gehören neben Motoren aber ebenso kompakte, vernetzbare Motorsteuerungen, die direkt im Gerät dicht bei den Motoren und Sensoren integrierbar sind.
Miniaturisierte Motorsteuerungen
Wichtigste Merkmale der Motorsteuerungen sind eine hohe Energieeffizienz und eine hohe Leistungsdichte für die platzsparende Integration aller Komponenten. Ebenso bedeutend sind Anschlüsse für diverse Sensoren und Aktoren sowie eine schnelle Busschnittstelle. Die Epos4-Micro-Module bieten einen hohen standardisierten Funktionsumfang, moderne Regleralgorithmen, eine kompakte Leistungsendstufe sowie eine CANopen- oder Ethercat-Schnittstelle – und sind dabei ähnlich gross wie eine Briefmarke (ab 32x22x7mm). Gerätehersteller können die Plug-in-Module in der eigenen Elektronik in der benötigen Achsanzahl integrieren. Das ermöglicht kostengünstige Mehrachssysteme mit sehr kompakten Abmessungen.
Rückgrat des Gesamtsystems
Über die Busschnittstelle werden von jeder Antriebseinheit mit dem Master-Controller, z.B. der SPS, im schnellen zyklischen Takt Befehls- und Zustandsdaten ausgetauscht. Gängige Feldbussysteme sind hierbei CANopen und Ethercat. Letzteres Industrial-Ethernet-Protokoll bietet aufgrund hoher Übertragungsraten insbesondere Vorteile bei komplexen Mehrachsanwendungen, besitzt aber den Nachteil zusätzlich notwendiger Hardware und der großen, standardisierten RJ45-Anschlussstecker bei der Kopplung als Einzelachsen. Die Baugröße der Steuerung und Busstecker kann bei Handgeräten und der Robotik bisweilen zum Ausschlusskriterium für Ethercat werden.
Bei Ethercat werden induktive Übertrager eingesetzt, um DC-Signalkomponenten aufgrund von Potentialunterschieden auszublenden, sowie Störungen zu unterdrücken und die Signalintegrität sicherzustellen. Diese Bauteile und der RJ45-Stecker benötigen auf der Leiterplatte jedoch viel Bauraum und sind kostentreibend, sofern diese für jede einzelne Antriebssteuerung integriert werden müssen. Bei der Integration mehrerer Epos4-Micro-Module auf einem gemeinsamen Elektronik-Board besteht alternativ die Möglichkeit, die Ethercat-Ports intern über eine kapazitive Kopplung sehr kompakt und kostensparend zu verbinden. So werden nur noch für den externen Ethercat-Anschluss RJ45-Stecker benötigt. Maxon bietet basierend auf diesem Prinzip einen sehr kompakten Multiachscontroller mit 90x56mm Baufläche an, bestückt mit drei Epos4-Micro-24/5-Ethercat-Modulen an.
Einfach zu integrieren
Der Datenaustausch und die Kommandierung der Epos4 Micro über CANopen oder Ethercat folgt dem CiA-402-Protokoll (Device Profile for Drives and Motion Control). Unterstützt werden die standardisierten Betriebsarten Profile Position Mode (PPM), Profile Velocity Mode (PVM), Homing Mode (HM), Cyclic Synchronous Position (CSP), Cyclic Synchronous Velocity (CSV) sowie Cyclic Synchronous Torque (CST). Als standardisierter Motion Control Slave kann die Epos4 Micro wie alle Varianten der Motorsteuerungsfamilie in die Systemmanager-Tools und Motion Libraries von verschiedenen SPS-Herstellern eingebunden werden. Anwendungen, die von einem PC oder Raspberry Pi via der Epos Command Library kommandiert werden, sind ebenfalls möglich.
