Dass sich der Systemgedanke im Antriebsbereich nicht nur von Großunternehmen realisieren lässt, zeigt die Systec GmbH. Für ihre Komplettantriebe haben die Münsteraner ein einfaches Auswahlverfahren entwickelt und garantieren sogar, dass das Antriebssystem funktioniert. So entlasten sie den Konstrukteur vom Puzzeln mit den Komponenten.
Tilmann Wolter ist Geschäftsführer der Systec Elektronik und Software GmbH in Münster
Einfache oder komplexe Bewegungen sind die wesentliche Funktion vieler Maschinen. Statt nach dem Motto „Lieber eine Baugröße höher, und wir liegen auf der sicheren Seite“ vorzugehen und damit überteuerte Systeme zu akzeptieren, haben Konstukteure mit der Drive-Set-Familie der Systec Elektronik und Software GmbH eine Alternative.
Die Sets sind komplette mechatronische Antriebssysteme mit geprüfter Kompatibilität. Alle für den „Bewegungsapparat“ einer Maschine erforderlichen Komponenten sind darin enthalten und spielen optimal zusammen: Steuerung, Motor(en), Achse(n), Verbindungsteile und sogar Software. Sie alle sind projektiert, konfiguriert, konfektioniert und getestet. Anders als bisher muss sich der Konstrukteur jetzt nicht mehr mit jeder Komponente einzeln auseinandersetzen.Fragen wie „Passt der Motor zum Linearmodul, die Leistungselektronik zum Motor? Welche Software realisiert in der Steuerung die gewünschten Funktionen?“ sind damit Vergangenheit.
Der Aufwand, ein solches Bewegungssystem zu projektieren, war bisher beträchtlich, insbesondere wenn erst die Lieferanten ausfindig gemacht werden mussten. Für den Aufwand, die Kosten und eventuelle Fehler trug allein der Konstrukteur die Verantwortung, denn kein Komponentenlieferant garantiert die geforderte Gesamtfunktionalität des fertigen Systems.
Doch Systec als Spezialist für komplette Bewegungssysteme geht jetzt mit den Drive-Sets einen einfacheren Weg: Anstatt langwierig zu rechnen, beschränkt sich der Auswahlprozess für den Konstrukteur auf die Identifikation eines Sets in einer übersichtlichen Grafik. Damit kann er das am besten geeignete Antriebssystem anhand von wenigen Betriebseigenschaften identifizieren und komplett bestellen. Zudem gewährleistet Systec die Betriebseigenschaften dieses Drive-Sets und nicht nur einzelner Komponenten.
Das folgende Beispiel eines erfolgreich eingesetzten Klebeautomaten demonstriert die Vorteile. Die Aufgabe lautete, eine Einrichtung zu erstellen, die Klebespuren auf einer Kontur mit komplexer Geometrie im Arbeitsbereich 50 mm x 60 mm aufträgt und mit konstanter Bahngeschwindigkeit verfährt. Nach Kundenangaben sollte die zu bewegende Dosiereinrichtung von 1 kg die gesamte Kontur in 4 bis 5 s abfahren. Das entspricht einer mittleren Verfahrgeschwindigkeit von 0,2 m/s, wobei eine Positioniergenauigkeit von 0,1 mm vorgegeben war.
Fünf Betriebsparameter reichten aus, um ein passendes Drive-Set anhand einer einfachen Grafik zu ermitteln. Dass sich Lösungen für alle möglichen Aufgaben in einem Diagramm darstellen lassen, wäre allerdings leicht übertrieben: Um die verschiedenen Arbeitsräume mit zu erfassen, gibt es je ein Diagramm für Aufgaben auf einer „Linie“, in einer „Ebene“ oder einem „Raum“.
Einfache Grafik reicht für die Wahl des Antriebs
Für die Projektierung des Systems für einen Klebeautomaten wurden auf dem konventionellen Weg bisher mehrere Arbeitsstunden benötigt. Bedient man sich jedoch des Drive-Set-Kataloges, ist das passende „M-DriveSet 3–A“ in der Variante mit Bahnsteuerung und horizontaler Arbeitsposition direkt und ohne weiteren Aufwand gefunden. Die konstante Bahngeschwindigkeit sorgt in dieser Anwendung dafür, dass der Kleber gleichmäßig aufgetragen wird. Das garantiert, dass eine feste Verbindung entsteht. Das grafische System soll in Kürze auch als interaktiver Auswahl-Assistent im Internet zu nutzen sein.
Die fertigen, mechatronischen Standardlösungen aus ingenieurmäßig aufeinander abgestimmten mechanischen, elektronischen und Softwarekomponenten können universell als Bewegungssysteme eingesetzt werden – in Industrierobotern, Handhabungsautomaten, Sondermaschinen und vielen anderen Anwendungen. Ein Drive-Set umfasst ein oder mehrere hochwertige und steife Linearbewegungsmodule mit angeflanschten Motoren und verdrahteten Endschaltern, die passende Steuerung und alle notwendigen mechanischen und elektrischen Verbindungselemente.
Jedes dieser Sets ist eindeutig durch eine spezifische Kombination seiner Betriebs-eigenschaften beschrieben. Deshalb lässt sich ein vollständiges und anwendungsbereites Bewegungssystem anhand von nur fünf Parametern (Arbeitsraum, Tragfähigkeit, Präzisionsklasse, Geschwindigkeit, Profillänge) aussuchen. Diese Parameter-Kombination ist gleichzeitig der Auswahlschlüssel für das Drive-Set.
Durch die Wahl zwischen verschiedenen Strukturvarianten kann der Anwender darüber hinaus auch die Anordnung einzelner Teile beeinflussen. Die Datenblätter enthalten alle relevanten Parameter, Varianten und Optionen, so dass der Konstrukteur ein Drive-Set als Antriebssystem unmittelbar in seine Konstruktion übernehmen kann.
In Zukunft vereinfacht Systec diesen Vorgang noch weiter. Alle Drive-Sets stehen demnächst als 3D-Modelle für die direkte Übernahme in die CAD-Konstruktion auf der Website www.systec.de zum Download zur Verfügung.
Die jeweiligen Betriebseigenschaften eines Sets sind so festgelegt, dass sie möglichst große Bereiche abdecken. So umfasst beispielsweise die Familie der M-Drive-Sets das Bewegen und Positionieren in der Ebene und im Raum. Zu-lässig sind Lasten mit der Bandbreite zwischen 1 kg und 40 kg , die mit Geschwindigkeiten von 0,1 m/s bis 5 m/s bewegt werden können. Für die M-Variante stehen zwei Präzisionsklassen zur Ver-fügung, was jedoch nicht auf alle Bau-reihen zutrifft. Die Hublänge kann in diesem Fall in zehn Stufen zwischen 160 und 1500 mm gewählt werden. Zwei weitere Familien, die S-DriveSets für sehr kleine Lasten und Abmessungen, und die X-Drive-Sets für größere Lasten mit höheren Längen sind in Vorbereitung.
Ein fertiges, konfigurierbares Softwarepaket gehört zu jedem Drive-Set. Funktionen wie Referenzfahrt, Handsteuerung und Parametereingabe durch den Maschinenführer sind bereits fertig realisiert. Der Anwender kann sie durch einfache Konfigurationsmöglichkeiten an den konkreten Anwendungsfall anpassen. Systemeigenschaften wie Maschinengrenzen, Beschleunigung und Geschwindigkeit sind so voreingestellt, dass langwierige Experimente bei der Erstinbetriebnahme entfallen.
Die mitgelieferte Programmierumgebung Motion-Basic ermöglicht darüber hinaus das schnelle und komfortable Anpassen und Optimieren des offen gelegten Betriebsprogramms. Falls das erforderlich ist, bietet Systec auch Unterstützung durch kostenlose Programmfragmente an, die nach der Programmiersprache Motion-Basic benannten Mobits. Sie stehen auf der Homepage zum Download zur Verfügung. Spezielle Funktionalitäten programmieren die Münsteraner nach Kundenanforderung. Für Schnelleinsteiger werden Schulungen angeboten.
Mit den Positioniersteuerungen von Systec kann in vielen Anwendungen auf eine weitere SPS verzichtet werden. Allein die Positioniersteuerung der Xemo-Baureihe reicht aus, die Gesamtfunktionalität zu realisieren. Sollte aus übergeordneten Gründen trotzdem eine SPS notwendig sein, ist zur einfachen Integration ein entsprechender Anschluss vorhanden, und auch Busvernetzungen sind möglich.
Auswahl
Der Weg zum richtigen Drive-Set umfasst fünf Schritte und soll nach Angaben des Anbieters in 10 min zurückgelegt sein.
– Erster Schritt: Festlegen des Arbeitsraumes (Linie, Ebene oder Raum)
– Zweiter Schritt: Angaben für „Tragfähigkeit“ und „Geschwindigkeit“ legen einen Punkt im Diagramm fest.
– Dritter Schritt: Welcher der vorgeschlagenen Antriebe passt, hängt von der geforderten Präzision ab („normale“ Genauigkeit = schwarzer Kreis, „hohe“ Genauigkeit = weißer Kreis)
– Vierter Schritt: Die Ziffern in der Grafik bezeichnen Drive-Sets, deren Datenblätter im Katalog sortiert sind. Die endgültige Auswahl des passenden Antriebs hängt nur noch von den gewünschten Befestigungs- und Integrationsmöglichkeiten innerhalb der Anlage ab.
– Fünfter Schritt: Mit der Wahl der Profillänge hat der Konstrukteur seinen Job getan, ohne das Zusammenspiel der Komponenten prüfen zu müssen.
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