antriebstechnik 4/2019

SPECIAL: HANNOVER MESSE

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2019 KOMPAKTE ANTRIEBSSYSTEME INTERDISZIPLINÄR ZUM ERFOLG Jede Antriebstechnik ist ein Grundstein für die Performance von Maschinen, Robotern und Handgeräten. Ihre Voraussetzungen hierfür gehen jedoch weit über den rein konstruktiven Aspekt und die Motorwahl hinaus. Gefragt sind interdisziplinäres Denken, spezifisches Ingenieurswissen, breite Erfahrung und ein klares Verständnis der Anforderungen. Im Fokus jedes technischen Fortschritts sollte die Anwendung stehen. Ein verbessertes Leistungsmerkmal oder eine neue Technologie muss einen Nutzen in Form von besserer Qualität und/ oder reduzierten Kosten generieren. Bei der Antriebstechnik in Maschinen und Handgeräten bedeutet dies: Erstens eine gesteigerte Antriebsdynamik – sie erhöht den Produktionsdurchsatz. Zweitens eine schnellere Antriebsregelung – sie verbessert die Präzision und Qualität der produzierten Güter. Drittens ein höherer Wirkungsgrad des Antriebssystems – er optimiert die Energieeffizienz des Gesamtsystems. Um diese Ziele zu erreichen, ist die Auswahl und Bewertung des Antriebssystems im Gesamt-Kontext der Anwendung und deren Anforderungen notwendig. DEN BLICKWINKEL ERWEITERN Beim Auslegen und Optimieren von Antriebssystemen gilt es vorrangig die technischen und kommerziellen Anforderungen des Endsystems, etwa der Maschine, des Roboters oder eines Handgeräts, zu verstehen und korrekt zu priorisieren. Es ist wenig zielführend, sich einseitig auf das eigene Kompetenzfeld zu beschränken. Zumeist dominiert bei der Antriebsauswahl die Konstruktion. Leistungsfähigkeit, Kosten und Limitierungen von Antriebslösungen werden aber durch eine Vielzahl von Faktoren und anderen Systemkomponenten maßgeblich beeinflusst. Entscheidend ist deshalb, bereits bei der Idee und der Konzeptphase das Know-how von Experten diverser Fachrichtungen einzubeziehen. EXPERTEN-POOLS NUTZEN Systemdenken und Interdisziplinarität sind zwei gewichtige Erfolgsfaktoren bereits ab der Konzeptentwicklung bis hin zum Umsetzen in der Serie. Häufig lassen sich aber nicht alle Kompetenzen im hausinternen Umfeld gleichwertig abdecken. Externe Partner mit einem breiten Erfahrungsschatz bieten die Chance für einen erweiterten interdisziplinären Erfahrungsaustausch. Idealerweise ist Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Wagenbach ist Head of Customer Support, Corporate Center Motion Control bei der Maxon Motor AG in Sachseln, Schweiz 132 antriebstechnik 2019/04 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2019 der Partner zudem in der Lage, die Verantwortung für die Entwicklung und Produktion von Teilsystemen zu übernehmen. Dies reduziert Entwicklungsrisiken und verkürzt die Time-to-Market. Ein derartiger Partner ist Maxon, das Schweizer Unternehmen steht synonym für Antriebssysteme & Engineering: Maxon bietet mit mehr als 50 Jahren Erfahrung und weltweit über 2 600 Mitarbeitern ein breites Know-how, das weit über den „reinen“ Antriebsmotor hinaus geht. Das Maxon Portfolio deckt – mit eigener Entwicklung und Produktion – bürstenlose und bürstenbehaftete DC-Motoren, Getriebe, Spindeln, Encoder, Motorsteuerungen, Master-Steuerungen und Batteriemanagement-Systeme ab. Maxon Komponenten und kundenspezifisch entwickelte Antriebssysteme kommen in der Robotik, Medizin- und Labortechnik, Industrieautomation, Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt von der Erde bis zum Mars zum Einsatz. Entscheidend ist bei vielen Projekten häufig nicht nur das breite Produktportfolio, sondern die Interdisziplinarität und langjährige Erfahrung der Maxon Application Teams, ebenso wie die Option zur Entwicklung komplett neuer Antriebslösungen. Maxon’s Motor-, Getriebe-, Elektronik- und Regelungsexperten stehen schon bei Ideendiskussionen bereit, sie kennen die Anforderungen spezifischer Anwendungsfelder. Warum die verschiedenen Kompetenzfelder für ein Antriebssystem so entscheidend sein können, wird beim Betrachten der Einzelkomponenten und ihrer Einflussfaktoren verständlich. TOP DOWN: FOKUS „MASTER“ Eine übergeordnete „Intelligenz“, als Master bezeichnet, überträgt der Motorsteuerung die Bewegungsvorgaben und fragt Prozessinformationen (z. B. Drehmoment, Drehzahl, Position, Status) ab. Die konzeptionelle Aufteilung der Aufgaben zwischen Master und Motorsteuerung ist maßgeblich für die benötigte Leistungsfähigkeit und Auswahl von Master, Motorsteuerung und Kommunikationsschnittstelle. Sollen in Maschinen die Daten schnell zyklisch (z. B. jede Millisekunde) ausgetauscht werden, sind ein Master mit Echtzeitbetriebssystem (z. B. SPS) und eine schnelle Schnittstelle (z. B. CAN, Ether- CAT) notwendig. Sollen komplexe Bewegungsabläufe autark in der Motorsteuerung vorkonfiguriert und ausgeführt werden, reicht ein PC, wie häufig in der Laborautomation eingesetzt, oder ein Microcontroller in Handgeräten, etwa bei Schraubern und Bohrern in der Industrieautomation oder Medizintechnik. FOKUS „ENCODER“ Für die Drehzahl- oder Positionsregelung sind Feedback-Geber zum Rückmelden der aktuellen Lage von Motor- und/oder Abgangswelle notwendig. Auflösung und Montage dieser Geber bestimmen, wie präzise eine Positionierung theoretisch sein kann. 01 02 FOKUS „MOTORSTEUERUNG“ Eine Motorsteuerung ist das Bindeglied zwischen übergeordnetem Master und Motoren sowie Feedback-Gebern (z. B. Encodern). Strom-, Drehzahl- oder Positionsbefehle werden über die Regler und Leistungsendstufe in Spannungen sowie Ströme in den Motorphasen umgesetzt. Schnelle Reglertakte und komplexe Regelalgorithmen ermöglichen präzise und dynamische Antriebsbewegungen. Moderne Leistungsendstufen stellen die notwendigen Spitzenströme für schnelle Beschleunigungen zur Verfügung und besitzen eine hohe Energieeffizienz. Motorfilter reduzieren EMV-Effekte. 01 Maxon Door Drive: BLDC Motor, Getriebe, Encoder, Positioniersteuerung kompakt integriert 02 Der Motor im Zentrum der Anwendung 03 DC/BLDC-Motoren und Positioniersteuerungen 03 www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2019/04 133