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Verwandlungskünstler

Text: Angela Scheufler für Koco Motion Foto: Ljupco, Koco Motion
Die Vorteile eines klassischen Schrittmotors lassen sich nicht von der Hand weisen: hohes Drehmoment, sehr guter Gleichlauf bei niedrigen Drehzahlen und überschwingungsfreies Positionieren. Mithilfe eines Konverters lassen sich solche Antriebe wie ein bürstenloser DC-Servomotor fahren - ohne auf die Vorteile zu verzichten.

Mit dem ServoTrack-Konverter verleiht Koco Motion dem klassischen Schrittmotor völlig neue Eigenschaften und eröffnet damit viele zusätzliche Anwendungsfelder. Das Unternehmen versteht sich mit diesem Angebot als Pionier für hochintegrierte Schrittmotorsteuerungen oder Schrittmotoren mit integrierter Steuerung. „ServoTrack ermöglicht die Kontrolle über Drehmomente, Geschwindigkeit, Position, Schrittverluste und Alterung im System“, so Gerhard Kocherscheidt, Geschäftsführer bei Koco Motion. Miteigentümer David Coutu hat die integrierten Bausteine entwickelt und die Regelalgorithmen des ServoTrack-Moduls in Hardware gegossen. Sie sorgen nach Anbieterangaben für schnelle Reaktionszeiten der Regelung in 50 Nanosekunden und verarbeiten Mikroschritte mit 15 Auflösungen zwischen 10 und 256.

Verwandlung mit ServoTrack

Mit Hilfe des ServoTrack-Konverters kann der Schrittmotor nicht mehr außer Tritt fallen, wenn er das Kippmoment überschreitet. Zudem gehen keine Schritte mehr verloren, so dass sich der Schrittmotor wie ein DC-Servomotor verhält. Im Betrieb mit Takt-/Richtungs-Eingang werden zum Beispiel die eingehenden Schrittraten gegebenenfalls so verändert, dass sich die Drehzahl bei zu hoher Last soweit absenkt, bis das erhöhte Drehmoment aufgebracht werden kann. Das führt gegebenenfalls bis zum Stillstand. Deutlich dynamischere Beschleunigungs- und Bremsvorgänge sind so möglich, da sich das volle Drehmoment des Motors ausnutzen lässt. Wird die Stromregelung einbezogen, ist die Verlustleistung wesentlich geringer, wobei die Vorteile des hohen Drehmomentes und der Positionierfähigkeit erhalten bleiben. Das bedeutet auch, dass bei der Dimensionierung des Antriebs keine Sicherheitsmarge von bis zu 50 Prozent mehr berücksichtigt werden muss. Dadurch kann meist ein kleinerer Motor mit entsprechender Platz- und Kostenersparnis zum Einsatz kommen. Die Parametrierung erfolgt sehr einfach über eine USB-Schnittstelle und eine grafische Benutzeroberfläche. Ein servotypisches Regler-Tuning ist nicht erforderlich, so dass schnelle Umrüst- und Einrichtungszeiten möglich werden. Für Schrittmotorantriebe völlig neue Funktionen wie der Torque-Mode können genutzt werden. Dabei wird ein Grenzmoment definiert, bis zu dem der Motor betrieben werden soll. Mit dem Velocity-Mode kann eine konstante Drehzahl eingestellt und gefahren werden, ohne dass es eines zusätzlichen Reglers bedarf. Eine weitere neue Funktion für Schrittmotorsysteme ist der Variable-Current-Mode. Dieser stellt den tatsächlich notwendigen Motorstrom für das jeweils benötigte Drehmoment zur Verfügung. Daraus ergibt sich ein wesentlich höherer Systemwirkungsgrad, gleichzeitig wird die Motorerwärmung reduziert.

Anwendung bei Spindelantrieben in Portalen

Anwendungen für den durch ServoTrack geregelten Schrittmotor finden sich beispielsweise bei beengten Platzverhältnissen wie sie oft bei Spindelantrieben in Portalen gegeben sind. Hier muss der Schrittmotor möglichst klein und kompakt ausgeführt werden. Im Laufe der Betriebszeit ändern sich durch Reibung die Laufeigenschaften der Spindeln, was zu einer gewissen Schwergängigkeit führen kann. Im Rahmen des maximal möglichen Motordrehmoments regelt die Steuerung das aus. Zudem führen kurzzeitige Lastschwankungen oder Überlastungen nicht dazu, dass der Schrittmotor komplett stehenbleibt. ServoTrack regelt die Drehzahl schnell herunter und je nach Einstellung lassen sich die dadurch nicht ausgeführten Schritte sogar nachholen. Eine Nachrüstung der ServoTrack-Module in bestehende Systeme ist problemlos möglich.

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