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Bild: iStock, phototechno

Motor-Feedback-Systeme und Einkabel-Lösung Zukunftssichere Lösungen für Servomotoren

29.11.2017

Die Antriebstechnik befindet sich im Umbruch. Noch kompakter, noch effizienter, noch leistungsfähiger, so klingen die Anforderungen an die Antriebshersteller. Das bedeutet auch für die Sensorik eine neue Herausforderung.

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Die Kommunikation zwischen einem Motor-Feedback-Systeme und dem Antriebsregler ist ein entscheidender Faktor für die Performance des Antriebssystems, insbesondere bei dynamischen Achsen, gleichmäßigen Geschwindigkeitsregelungen sowie bei der Positioniergenauigkeit. Bisher entschieden proprietäre Schnittstellen über die Auswahl der Komponenten und nicht die Anforderungen an die Applikationen. Mit dem Trend, dass Antriebshersteller zunehmend eine Second-Source-Strategie verfolgen, um Kosten und Risiken zu minimieren und, dass proprietäre Schnittstellen sich öffnen, ergibt sich zukünftig eine größere Flexibilität und eine verbesserte Kosteneffizienz.

Ein weiterer Trend in der elektrischen Antriebstechnik ist die Einkabel-Lösung, die derzeit sicherlich zu den bedeutendsten Weiterentwicklungen gehört. Diese ermöglicht weitere Kosteneinsparungen bei gleichzeitiger Vereinfachung des Antriebssystems welche auch Vorteile für den Anwender bietet. Derzeit investieren Unternehmen viel in Forschung und Entwicklung, um kontinuierlich ihre Produkte zu verbessern und die Zukunft mit neuen Technologien wie die Digitalisierung und Vernetzung zu gestalten.

Immer mehr Maschinen- und Anlagenbetreiber fordern vorausschauende Wartung mithilfe intelligenter Datenanalyse, um die Verfügbarkeit und die Zuverlässigkeit von Produktionsanlagen zu steigern. Mit intelligenten Sensoren wird eine schnelle Fehlerdiagnose ermöglicht und trägt zur Reduktion von ungeplanten Stillstandzeiten beziehungsweise Produktionsausfällen bei. Antriebshersteller stellen sich dieser Aufgabe mit der Entwicklung eines Smart Motors.

Motor-Feedback-Systeme

Mit den Anforderungen aus der Branche zeigt Kübler seine neue Produktfamilie Motor-Feedback-Systeme. Mit Herstellern von Servomotoren und -umrichtern hat Kübler die Systeme entwickelt. Diese basieren auf einer Plattform, die viele Möglichkeiten und Vorteilen für Servomotoren mit sich bringt. Die Besonderheit der neuen Sendix S36 Motor-Line Drehgeber ist die kompakte Baugröße von nur 36,5 mm bei einer gleichzeitig maximalen Auflösung von 2048 SinCos / Umdrehung oder 24 Bit volldigital.

Der große Vorteil ist, dass mit nur einer Baugröße mehrere Leistungsbereiche realisiert werden, wo bisher mindestens zwei verschiedene Drehgeber-Baugrößen von zum Beispiel 36 und 58 mm benötigt wurden. Die mechanische Anbindung zwischen Motor und Drehgeber steht in Unabhängigkeit zum gewünschten Leistungsbereich. Denn der Sendix S36 vereint dies in einer kompakten Baugröße und somit ergibt sich eine erhebliche Reduktion der Motorenvarianten. Die mechanische Anbindung wird dadurch standardisiert. Bisherige Motoren die einen Drehgeber in der Baugröße von 58 mm im Einsatz haben, können nun deutlich kompakter mit dem Sendix S36 Motor-Line gestaltet werden.

Für die Standardisierung steht eine Konus- oder Sacklochwelle mit unterschiedlichen Drehmomentstützen zur Verfügung. Der Antriebshersteller gewinnt dadurch Flexibilität in der Auswahl der mechanischen Anbindung und erhält dadurch den bestmöglichen Drehgeber für Servomotoren. Auch im Hinblick auf die Funktionale Sicherheit ergibt sich eine breitere Auswahl. Je nach Präferenz von Konus- oder Sacklochwelle besitzt der Antriebshersteller die Möglichkeit, die bevorzugte mechanische Anbindung für sein Sicherheitskonzept frei zu wählen.

Durch die Plattform, ergeben sich viele mögliche elektrische Schnittstellen. Die Sendix-S36-Motor-Line-Drehgeber stehen mit den Schnittstellen RS485 + sin/cos, BiSS, BiSS Safety, BiSS Line (Einkabel-Lösung) und SCS open Link (Einkabel-Lösung) zur Verfügung.

Steckerkonzept für raue Umgebungen

Es sind auch Servomotoren in Applikation mit hohem Schock und Vibrationen im Einsatz, die einiges dem Drehgeber abverlangen. Die Erfahrung zeigt, dass auch die Anschlusstechnik hier ein Bereich ist, den man betrachten muss. Das heißt, bei hohen Schock- und Vibrationswerten kann sich die Steckverbindung am Drehgeber lösen. Dies ist eine potenzielle Fehlerquelle, die es zu eliminieren gilt. Kübler hat sich dieser Herausforderung angenommen und ein Steckerkonzept entwickelt, welches sicherstellt auch bei harten und rauen Umgebungen das Lösen des Steckverbinders am Drehgeber der Vergangenheit angehört.

Mit der Erfahrung im Bereich der mechanischen Getriebetechnik in vielen Produktfamilien von Kübler, die heute schon robust sind und in vielen Applikation in der Antriebstechnik bis zur Windindustrie eingesetzt werden, ist das mechanische Getriebe für die MFB weiterentwickelt worden. Im Fokus stehen maximale Kompaktheit, höchste Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Entscheidend ist bei Servomotoren, dass ein Multiturn-Drehgeber die gleichen Abmessungen wie ein Singleturn-Drehgeber aufweist. Damit bleibt das Motorendesign, wie es ist.

Auch die Motor-Feedback-Drehgeber bieten einen stabilen und robusten Lageraufbau, der unter dem Namen Safety-Lock bekannt. Drehgeber mit Safety-Lock haben verblockte formschlüssige Lager und eine spezielle Montagetechnik. Hierdurch verzeihen sie Montagefehler und Wellenbelastungen, wie sie durch Temperaturausdehnungen oder Vibrationen entstehen können.

Einkabel-Lösung bietet Vorteile

Einer der größeren Kostentreiber in jeder Automatisierungsarchitektur sind Kabel und Stecker. Hier kann eine Einkabel-Lösung ein bedeutender Beitrag leisten um Materialkosten, Installationsaufwand und nicht zuletzt auch Platz zu sparen in dem Spannungsversorgung und Datenübertragung durch ein Kabel realisiert wird. Dies ist vor allem entscheidend bei Servomotoren der Baugröße 40 mm.

Der beengte Bauraum in Servomotoren erfordert kompakte Sensoren und verbesserte Anschlussmöglichkeiten bei der Montage. Mit SCS open link ist die Übertragung von Energie- und Daten über nur eine Anschlussleitung möglich. Aber nicht allein die Reduzierung des Aufwands im Zusammenhang mit Stecker, Leitung und Integration macht die Einkabel-Lösung interessant. Vielfach ist in Anwendungen der Platz für die Leitungsführung sehr begrenzt. Der Vorteil liegt also auf der Hand: Vereinfachung in der Anschlusstechnik bei gleichzeitig weniger Bauteilen.

Smart Motor

Die neuen Motofeedback-Drehgeber stellen neben den klassischen Informationen wie Position und Geschwindigkeit zusätzliche Informationen zur Verfügung; zukünftig mit Funktionen wie Elektronischen Datenblatt (EDS), Speicherung von kundenspezifischen Anwenderdaten, Condition Monitoring, für die Zustandsüberwachung des Maschinenzustandes. Zusätzlich ist die Anbindung von zusätzlichen Sensoren wie Temperatursensoren möglich, die zur Messung der Wicklungstemperatur dienen und über das volldigitale Protokoll der Einkabel-Technik an den Servoumrichter übertragen wird. Die Sendix S36 Motor-Line Drehgeber mit Einkabel-Lösung sind somit für die Anforderungen von Industrie 4.0 und an den Smart Motor gerüstet.

Bildergalerie

  • Kübler bietet kompakte und robuste Motor-Feedback-Systeme in 36,5 mm für alle Leistungsbereiche an.

    Bild: Kübler

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