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antriebstechnik 9/2016

antriebstechnik 9/2016

ELEKTROMOTOREN 04 04

ELEKTROMOTOREN 04 04 Abnehmendes Drehmoment bei Schrittmotoren mit zunehmender Drehzahl 05 Eindringen von Closed-Loop Schrittmotoren in Hochleistungs- und Drehzahl-Bereiche, die bislang Servomotoren vorbehalten waren 05 eines Schrittverlustes auch Störungen überwindet, haben Open-Loop-Schrittmotoren in der Regel ein Drehmoment, das min. 40 % über dem Wert liegt, der für die Anwendung erforderlich ist. Bei StepIM- Schrittmotoren verhält sich dies allerdings anders: Werden diese durch Stillstand überlastet, halten sie der Last entgegen, ohne an Drehmoment zu verlieren. Sobald die Blockade entfällt, laufen die Motoren dann weiter. Das maximale Drehmoment ist bei jeder Drehzahl sichergestellt, und Positionsgeber sorgen dafür, dass keine Schritte ausfallen. Auf diese Weise können Closed-Loop-Schrittmotoren den Drehmomentanforderungen der jeweiligen Anwendung bestmöglich entsprechen, ohne hierzu eine Reserve von 40 % vorhalten zu müssen. Bei Open-Loop-Schrittmotoren lassen sich kurzzeitige Drehmomentanforderungen wegen der Gefahr eines Schrittverlustes nur schwer erfüllen. Die StepIM-Schrittmotoren mit feldorientierter Closed-Loop Regelung hingegen erbringen auch sehr hohe Beschleunigungen, laufen viel ruhiger und haben ein geringeres Resonanzniveau als herkömmliche Schrittmotoren. Zudem können sie in höheren Bandbreiten arbeiten, wodurch sie eine überragende Performance liefern. Dezentrale Installation Bei StepIM-Schrittmotoren ist die Elektronik in den Motor integriert, was eine dezentrale Architektur ermöglicht, die den Verkabelungsaufwand reduziert und die Installation vereinfacht. Mit StepIM lassen sich somit Antriebe installieren, ohne Platz im Schaltschrank zu benötigen. Schrittmotoren in Hochpräzisionssägen Ein globaler Anbieter von Präzisions-CNC- Maschinen zur Herstellung von Holzfensterrahmen stellt hohe Anforderungen an die Synchronisierung und hohes Drehmoment. Jede Maschine enthält etwa 20 bis 06 stepIM-Schrittmotoren von Servotronix mit Closed Loop 30 Servomotoren, deren Kosten sich deutlich auf die Gesamtkosten der Anlage auswirken. Nicht nur wirkten sich hohe Kosten der Servomotoren deutlich auf die Gesamtkosten der Anlage aus, sondern die beachtliche Anzahl an Motor- und Geberleitungen, die im separaten Schaltschrank montierten Servoantriebe erforderlich waren, erhöhten den Installations- und Wartungsaufwand. Als das Unternehmen von den StepIM-Schrittmotoren von Servotronix mit Closed Loop erfuhr, wollte man kurzfristig prüfen, inwie- 07 Geringerer Strom bedarf der stepIM-Schrittmotoren auch bei höheren Geschwindigkeiten 44 antriebstechnik 9/2016

Halle 4 | Stand C01 ServoOne CM Safety Wir machen jede Maschine sicher 08 Zentrale vs. Dezentrale Architektur weit diese in den Holzzuschnittanlagen einsetzbar sind. „Bei der weltweiten Wettbewerbsfähigkeit unserer Highend-Maschinen sind die Kosten zu einem wichtigen Faktor geworden“, konstatiert der Leiter der Entwicklungsabteilung. „Aber dies würden wir nie zum Anlass nehmen, Kompromisse bei Leistung, Präzision und Zuverlässigkeit einzugehen.“ Falls kostengünstigere Closed-Loop- Schrittmotoren die gesetzten Performanzziele erreichen, könnte das Unternehmen diese statt der teureren Servomotoren nutzen und hätte damit einen absehbaren Marktvorteil. Das Unternehmen begann daraufhin mit einem Pilotprojekt, bei dem in einer Maschine die Servomotoren durch StepIM- Schrittmotoren von Servotronix ersetzt wurden. Es waren lediglich die Antriebe, die ausgetauscht werden sollten; die Steuerung und das Kommunikationsprotokoll (CANopen) würden unverändert bleiben. Zudem würde es natürlich eine weitere Vereinfachung geben, denn die StepIM-Motoren mit integrierter Regelungselektronik erfordern einen geringeren Verkabelungsaufwand. Dies erlaubt eine schnellere Kabelverlegung und erfordert wegen der geringeren Komplexität eine kürzere Installations- und Wartungsaufwand. Nach nur wenigen Monaten, konnte das Unternehmen seine Maschine mit Schrittmotoren auf einer Messe vorstellen. Die Performance dieser Maschine lässt sich mit der Standardversion mit Servomotoren vergleichen. Der Projektleiter war sehr zufrieden damit, da alle Umsetzungsziele erreicht werden konnten. „Wir konnten alle Servomotoren aus der Zielmaschine ausbauen und gegen StepIM-Schrittmotoren auswechseln. Die Software mussten wir zwar etwas umprogrammieren und im Vorlauf einige Tests durchführen, aber dennoch ließ sich die Anlage innerhalb weniger Monate zum Laufen bringen.“ Der nächste Schritt war die Prüfung, ob die Maschine mit den Schrittmotoren die Spezifikation bzgl. Präzision, Beschleunigung und Energieverbrauch einhalten würde. Die Tests hierzu dauerten mehrere Monate. Danach entschied das Unternehmen, dass die Maschine mit StepIM-Schrittmotoren allen technischen Anforderungen genügt. Die Leistungswerte werden eingehalten, und gleichzeitig konnte die Komplexität gesenkt und die Kosten jeder Maschine um mehr als fünf Prozent verringert werden. Das Unternehmen hat nun damit begonnen, StepIM- Schrittmotoren in 300 neue Maschinen einzubauen. Neue Chancen Closed-Loop-Schrittmotoren verändern das Preis-Leistungs-Verhältnis bei Antriebssteuerungen zahlreicher Anwendungen. Außergewöhnliche Genauigkeit und hohe Energieeffizienz ermöglichen es, StepIM- Schrittmotoren in Anwendungen einzusetzen, in denen bisher teurere Servomotoren dominierten. Die StepIM-Schrittmotoren mit feldorientierter Closed-Loop-Regelung sind ideal für Mehrachsanwendungen, bei Positionierungsaufgaben mit wechselnden Lasten und in Anwendungen, die einen ruhigen Betrieb, kurze Rüstzeiten und eine genaue Positionierung erfordern. Heute sind die StepIM-Schrittmotoren von Servotronix in vielen Bereichen zu finden, in denen früher nur Servomotoren eingesetzt wurden. Dazu gehören Holz- und Textilverarbeitung, Medizin- und Drucktechnik sowie Bereich der regenerativen Energie. www.servotronix.com Ihre Vorteile Integrierte Sicherheitssteuerung Sicheres Bussystem FSoE Sichere Bewegungsüberwachung Sichere Einkabeltechnologie (HDSL) Flexible Geberauswertung Schnelle Reaktionszeit www.lti-motion.com LTI Motion GmbH Gewerbestraße 5-9 35633 Lahnau · Germany Tel.: +49 6441 966-0 Fax: +49 6441 966-137 info@lti-motion.com

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