Dezentrale Intelligenz direkt an der Achse

Das CDS ist die motorintegrierte Variante der zweiten Generation des Kleinservoantriebssystems von Wittenstein. Sie ist auf konsequente Bauraumersparnis ausgelegt. Ein Motor in Baugröße 40 mm bildet zusammen mit einer speziellen Gehäuseausführung der neuen Simco-2-Reglerfamilie eine kompakte Einheit. Diese passt in engste Einbauverhältnisse und eliminiert den Verkabelungsaufwand bis auf die Spannungsversorgung und Feldbuskommunikation. Gerade im modularen Maschinenbau ermöglicht die kompakte Antriebseinheit eine einfache Integration.

Einen neuen Ansatz verfolgt das CDS auch hinsichtlich der automatisierungstechnischen Konnektivität. Das System ist mit einer Multi-Ethernet-Schnittstelle für EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP CIP Sync ausgestattet und wird auch in Zukunft mit SERCOS III sowie mit CANopen verfügbar sein. Dies bietet dem Anwender den Nutzungskomfort bekannter Feldbustechnologien und höchste Flexibilität bei der steuerungstechnischen Anbindung des CDS. Er kann mit ein und derselben Hardware frei zwischen verschiedenen Feldbusvarianten wählen. Die neue Ethernet/IP-CIP-Sync-Schnittstelle ermöglicht zudem Motion-Control-Anwendungen, die aufgrund ihrer hohen Dynamik und Präzision anspruchsvollen Echtzeitanforderungen unterliegen und eine taktsynchrone Ethernet-Kommunikation erfordern.

Die integrierte Elektronik des CDS basiert auf der neuen Reglergeneration Simco 2. Die Servoregler sind als eigenständige Schaltschrank- und Feldkomponenten etwa 30 Prozent kleiner als die Vorgängerbaureihe. Dies kommt direkt auch dem CDS als einer der leistungsdichtesten Antriebseinheit ihrer Art zu Gute. Die platzsparende Integrationsmöglichkeit in direkter Nähe zur Applikation eröffnet zahlreiche neue Anwendungen im Maschinenbau, insbesondere bei modularen Maschinen- und Anlagenkonzepten.

Das CDS verfügt über eine dezentrale Regelungsintelligenz. Sie erlaubt es, komplexe Bewegungsabläufe in Form von Motion Tasks abzubilden und auch ablaufen zu lassen. Dadurch kann direkt im Kleinservoantrieb, also unabhängig von der Maschinensteuerung, ein eigenständiger Positionierbetrieb mit definierbaren Trajektorien und Fahrsatztabellen realisiert werden, beispielsweise für nicht synchronisierte Achsen oder komplexe Einzelachsbewegungen. Die Servoregelung ist dabei für schnelle Beschleunigungsprozesse kurzzeitig bis zum doppelten Nennstrom überlastfähig. Zudem bietet sie die Funktionalität einer adaptiven Stromauflösung, die die Umsetzung synchroner und dynamischer Fahrprofile unterstützt. Die integrierte Safety Funktion STO (Safe Torque Off) erfüllt die Sicherheitsanforderungen gemäß SIL3 und PLe.

Die kinematische Kernkomponente des CDS ist ein leistungsstarker, bürstenloser Servomotor im Edelstahlgehäuse in Baugröße 40 mm. Bezogen auf seine platzsparenden Abmessungen als einbaufertige Einheit für die Montage im direkten Maschinenumfeld erreicht der massenträgheitsoptimierte Motor ein maximales Drehmoment von etwa 1 Nm. Standardmäßig verfügt das CDS über einen Singleturn-Absolutwertgeber mit einer Auflösung von 12 Bit. Optional in den Servomotor integrierbar sind ein batterie- und getriebeloser Multiturn-Encoder sowie eine Haltebremse.

Je nach Aufgabenstellung kann das CDS mit spielarmen Planetengetriebe ergänzt werden. Hierfür sind Getriebestufen verfügbar, die Übersetzungen von i=4 bis i=100 abbilden. In Verbindung mit einem Getriebe erreicht der Kompaktantrieb dann maximale Drehmomente bis zu 22 Nm. Für lineare Applikationen ist optional ein Spindeltrieb verfügbar, der auf Kräfte bis 2 kN und Geschwindigkeiten bis 1.000 mm/s ausgelegt ist.

Das CDS hat auch Applikationen im Blick, die vielerorts (noch) mit Pneumatik-basierter Antriebstechnik umgesetzt werden. Während sich Pneumatikzylinder in der Regel nur mit eingeschränkter Genauigkeit und Flexibilität ansteuern lassen und in der Bewegungsführung somit eingeschränkt sind, bietet die Servotechnik des CDS auch bei komplexen Bewegungsprofilen höchste Präzision, Positioniergenauigkeit, Wiederholbarkeit und Adaptierbarkeit. wk