MCM-Motoren, Bild: Lenze
Besonders geeignet für Positionieraufgaben: Die kompakten und einfachen MCM-Motoren mittlerer Dynamik von Lenze. Bild: Lenze

Mit den neuen MCM-Servo-Synchronmotoren erweitert Lenze sein Portfolio um Motoren mit mittlerer Dynamik. Die MCM-Reihe ist sehr kompakt, einfach zu regeln und zeichnet sich durch sehr gute Rundlaufeigenschaften aus. Damit sind die neuen Servo-Synchronmotoren prädestiniert für vielfältigste Positionieraufgaben in Robotik, Verpackungstechnik und Handhabungssystemen. Die neue Motoren-Reihe umfasst im ersten Schritt die drei Baugrößen 06, 09 und 12 mit Leistungen von 0,2 bis 2,5 Kilowatt.

In Verbindung mit den Servo-Invertern i700, 9400 und 8400 Topline ergeben sich Antriebslösungen im Drehmomentbereich von 0,6 bis 26,4 Newtonmeter. Auch bei den kleinen Leistungsgrößen gibt es Anwendungen, bei denen viel Drehmoment auf kleinem Raum gefordert ist. Für Anwendungen, die richtig hohe Drehmomente verlangen, bringt Maxon Motor den Gleichstrommotor EC-i 40 in einer High-Torque-Version auf den Markt. Der eisenlose Innenläufer ist mit einem Durchmesser von 40 Millimetern erhältlich und liefert ein Drehmoment von bis zu 234 Millinewtonmeter. Die EC-i-40-High-Torque-Motoren können bei Bedarf mit Encodern, Getrieben, Servokontrollern oder Positioniersteuerungen von Maxon kombiniert werden.

Fazit

Trotz der Verwendung teuerer Materialien bieten Servo- und Torquemotoren viele Chancen im Maschinenbau. Teilweise gibt es schon Torquemotoren, die preislich günstiger sind als vergleichbare Motor-Getriebeeinheiten. Trotzdem muss die Applikation passen: Einfaches Rundtakten mit geringen Anforderungen an Dynamik, Genauigkeit und Lebensdauer ist mit Motor-Getriebeeinheiten immer günstiger darzustellen. Und auch die Getriebemotoren holen auf: Dank geringerer Toleranzen sowie ausgeklügelter Sensorik und Steuerungstechnik dringen Getriebemotoren in typische Servoregionen vor. Es bleibt also spannend.

Hydraulisch oder elektrisch?

Die Fanuc AC-Servomotoren werden zusammen mit einer HRV-Regelung unter anderem in Spritzgießmaschinen eingesetzt. Bild: Fanuc

Einer der Ansätze bei Fanuc, um die Energieeffizienz zu erhöhen, ist konzeptioneller Natur: Servoantriebe werden als Alternative zu nicht oder weniger gut regelbaren Antriebskonzepten entwickelt. Parallel zur Hardware entwickelt das Unternehmen hierzu auch Regeltechnologien und Software weiter. Aktuelles Beispiel dafür ist die HRV-Regelung (High Response Vector Control), mit der Servomotoren in einem sehr guten Leistungsbereich betrieben werden.

Die Temperatur der Motorwicklung wird per Sensor an die Antriebsregelung gemeldet und entsprechend berücksichtigt. Mit diesen Informationen wird Beschleunigung angepasst. Eine weitere Stellschraube, mit der sich die Verlustleistung senken lässt, ist die Verwendung geeigneter Werkstoffe.

Sehr viel weitreichender ist jedoch – nicht nur unter dem Aspekt des effizienten Energieeinsatzes – die Entscheidung über das Antriebskonzept einer Produktionsmaschine. Fanuc baut selbst Maschinen, setzt sie selber ein und verfügt daher über jahrzehntelange Erfahrung aus erster Hand. Während elektrische Servoantriebe im Werkzeugmaschinenbau längst Stand der Technik sind, steht die Servotechnik bei Pressen und bei Kunststoff-Spritzgießmaschinen nach wie vor mit hydraulischen Antrieben im Wettbewerb.

Spritzgießmaschinen baut das Unternehmen seit vielen Jahren selbst – und zwar ausschließlich mit elektrischen Servoantrieben. Eine vollelektrische Spritzgießmaschine wie die Roboshot verbraucht nur Bruchteile der Leistung einer hydraulischen Spritzgießmaschine. Zudem wird sowohl bei Spritzgießmaschinen als auch schon lange bei Werkzeugmaschinen ein System zur Rückgewinnung und Speicherung kinetischer Energie eingesetzt.

Servopressen asiatischer Hersteller stattet Fanuc mit ausgefeilten Antriebspaketen aus. Vorteil der Servotechnik: Servomotoren müssen nicht ständig unter Strom stehen. Grundsätzlich spricht für elektrische Servoantriebe, dass Energie nur dann eingesetzt werden muss, wenn sie tatsächlich gebraucht wird. Einsparpotenzial bieten beispielsweise variable Hubzahlen. Das ist über Servoantriebstechnik eine leichte regeltechnische Aufgabe. Ein Einspareffekt tritt jedoch nur im Teillastbereich auf. Dabei entscheidet der Betreiber einer Maschine oder Anlage, welche Schwerpunkte er setzt: Beim Steuerungstool „Power Optimization“ liegt die Priorität im optimalen Energieeinsatz. „Motion Optimization“ liefert optimierte Bewegungsmodelle mit dem Ziel der Taktzeitverbesserung.

Über den Tellerrand: Tragbarer Servoregler

Der tragbare Servoregler ist über die Anzeige im unabhängigen Betrieb oder mittels Mobilgerät einsetzbar. Bild: Moog

Das Verbundstofflabor der Inholland-Universität für angewandte Wissenschaften in Delft testet Verbundstoffe für Forschungs-, Bildungs- und Wirtschaftsprojekte. Dabei setzt es für seine einachsigen Tests auf einen tragbaren Servoregler von Moog. Das Versuchssystem besteht aus einem hydraulischen Aktuator, einer Hydraulik-Infrastruktur, einem Rahmen für Testlasten, einem Servoregler und einer speziellen Bedienersoftware. „Durch den tragbaren Test-Servoregler von Moog und die neue Softwareschnittstelle testen wir heute vor allem viel effektiver“, erklärt Bob Brocken, Techniker und Dozent an der Inholland-Universität. „Jetzt können wir mehr E/A-Geräte als zuvor integrieren und in unserer Klimakammer in Echtzeit und realistisch messen.

Die Servoregler-Test-Software hat eine effizientere und benutzerfreundlichere Schnittstelle als der Servoregler. So können wir jetzt die auf ein Teil wirkende Kraft während eines Testvorgangs ändern.” Der tragbare Test-Servoregler kann elektrische und hydraulische Test-Aktuatoren und sogar einen hydraulischen Simulationstisch in sechs Freiheitsgraden (6-DOF) in einer Konfiguration mit maximal sechs Servo-Steuerkanälen betreiben. Er ist direkt über die Anzeige im unabhängigen Betrieb oder mittels Mobilgerät einsetzbar.

Die PC-Anwendung ermöglicht Softwaremerkmale wie Stationskonfiguration, Kalibrierung und die Servoregler-Einstellung, den Sequenzaufbau sowie die Wiedergabe, Bearbeitung und Aufzeichnung von Sequenzen. Dabei können mehrere Stationen gleichzeitig betrieben werden.

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