Geräuscharme und kompakte Servomotoren vom Typ Moog Animatics Smart-Motor ersetzen bei Kelch seit 2021 die lauten Schrittmotoren in den Werkzeugeinstellmaschinen der Kenova-Serie. Auf der Suche nach einer Lösung, um die Geräuschemissionen der Motoren zu eliminieren und eventuell noch weitere Effizienzgewinne einzustreichen, hatten die Kelch-Entwickler bereits 2016 den Kontakt zu den Moog-Ingenieuren aufgenommen. Sofort überzeugend war, dass man vom Smart-Motor im Grunde kein Geräusch mehr wahrnimmt. Darüber hinaus konnten die Smart-Motoren mit ihrer kompakten Bauform, dem Entfall gesonderter Regler im Schaltschrank und dem Bedarf nur eines Netzteiles punkten, weil sie damit den Platzverbrauch des Systems erheblich reduzieren. Die Möglichkeit einer unmittelbaren Ansteuerung über PC und als tatsächlich vollintegrierte Lösung die Realisierung einer direkten Kommunikation mit der Steuerungssoftware waren in den Augen der Kelch-Ingenieure das Sahnehäubchen obenauf.
Versuch macht klug
Realistisch betrachtet ist es in der zeitlichen Abfolge jedoch nicht so, dass die Entwickler beim Hersteller „Heureka“ rufen und sämtliche Maschinen sofort auf Smart-Motoren umstellen, bloß weil es eine mögliche Lösung gibt. Die Hypothese muss zuerst getestet werden und ihren Wert beweisen.
Von Moog wurde daher ein Musterkoffer mit Smart-Motoren zur Verfügung gestellt; etwas, das im Zusammenspiel zwischen Maschinenhersteller und Zulieferer keine Selbstverständlichkeit darstellt, wie Kelch betont.
So ausgestattet konnten Programmiertests durchgeführt und Möglichkeiten der integrierten Ein- und Ausgänge des Motors getestet und erprobt werden. Mit positiven Ergebnissen und weiteren Eigenschaften, die sämtliche Erwartungen übertrafen, wurden die Tests in den folgenden 4 Jahren intensiviert, die Smart-Motoren für den Einsatz in den Werkzeugeinrichtemaschinen optimiert, kundenspezifische technische Modifikationen integriert und abschließend neue Vorserienmotoren geliefert.
Da die Abschlusstests mit Bravour bestanden wurden, stand dem Serienstart in 2021 nichts mehr im Weg, alle Kenova-Systeme werden seitdem mit Moog Animatics Smart-Motoren ausgeliefert.
Die Technik im Detail
Kelch rüstet die Systeme mit Smart-Motoren des Typs SM23165DT samt „Drive Enable“ Option aus. Diese separate Spannungsversorgung der Verstärker-Stufe kann abgeschaltet werden, um ein ungeplantes Wiederanlaufen zu verhindern. Der Motor-Regler selbst bleibt spannungsversorgt und arbeitet normal weiter.
Zusätzlich weist die Motorwelle eine Anpassung durch eine spezifische Abflachung an einer Seite auf, um beim Systemwechsel auf die SmartMotoren die bisherige Konstruktion nicht ändern zu müssen Ganz wesentlich für die Positioniergenauigkeit ist die Eigenschaft, die Position auch bei Stromabschaltung beizubehalten, so dass eine erneute Initialisierung obsolet ist.
Nominell können Motor und Verstärker-Stufe mit 24 bis 48 Volt versorgt werden, wobei die Leistung jedes Motors bei maximal 204 Watt Dauerleistung liegt. Bei 5.200 Umdrehungen liefert jeder Motor 0,52 Nm Dauerdrehmoment, die Spitzenleistung erreicht 0,84 Nm. Die Encoder-Auflösung liegt bei 4.000 Schritten pro Umdrehung, die Kommunikation mit der Steuerung und, im Fall mehrerer Motoren, direkt untereinander, kann über CAN-Bus erfolgen. Hier besteht auch die Möglichkeit, über das Moog Animatics interne Combitronic-Protokoll Mehr-AchsAnwendungen einfach und schnell zu realisieren. Dieses Protokoll wird ebenfalls über CANopen übertragen und läuft parallel dazu.
Da die Sensorik direkt im Motor integriert ist, wird die Reaktionsgeschwindigkeit im Zusammenspiel von Steuerung und Software erhöht. Den Effizienzgewinn voll ausschöpfen können die Smart-Motoren, wenn mehr als einer im Spiel ist. Daten werden in Echtzeit zwischen den Motoren transferiert und ermöglichen so koordinierte, präzise Bewegungsabläufe, wobei einer der Smart-Motoren die Master-Funktion übernimmt und die anderen Motoren mitregelt, eine massive Entlastung für die zentrale Steuerung.
In wieweit der Entfall von Reglern und die Entlastung der zentralen Steuerung zusätzliche Vorteile bei der Energieeffizienz hinsichtlich Verbrauch und Wärmeentwicklung bietet, wird noch Gegenstand gesonderter Messungen sein. (kf)
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