Motion Control

Steuerung holt das Beste aus dem Motor heraus

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Motion Controller und DC/EC-Motor müssen harmonieren, damit Maschinen und Anlagen präzise arbeiten. Maxon räumt deshalb der hochdynamischen Antriebsregelung oberste Priorität ein – auch mit Blick auf die Minaturisierung. ❧

Dietmar Kieser

Die Regelungstechnik, allen voran die intelligente Bewegungsführung von Maschinen und Anlagen im Einsatz in Robotik und Automatisierung, hat immer präziser zu sein. Dies gelingt jedoch nur, wenn die einzelnen Komponenten – Getriebe, Motor, Sensor und Steuerung – optimal aufeinander abgestimmt sind. Gerade wenn hochdynamische, niederinduktive Motoren angesteuert werden sollen, bedarf es einer passenden Steuerung, um die Vorteile der Antriebe nutzen zu können. An diesem Punkt „scheitern jedoch viele Produkte spätestens bei der manuellen Reglerabstimmung“, kennt Daniel Hug deren Manko.

Wenn sich der Leiter Motion Control Services beim Schweizer Antriebstechnikspezialisten Maxon auf solche Fälle bezieht, lässt sich erahnen, dass er der manuellen Abstimmung eine wirkungsvolle Alternative entgegensetzt: Langjährig bei Maxon entwickelte Algorithmen führen das Tuning automatisch aus – und „ermöglichen eine schnelle, effiziente Inbetriebnahme“, so Hug. Die Kunden von Maxon würden nicht nur von mehr als
50 Jahren Erfahrung in der Motorentwicklung profitieren, sondern auch von mehr als 25 Jahren Know-how im Bereich Motion Control und der Ansteuerung von bürstenbehafteten und bürstenlosen DC-Motoren, betont Daniel Hug. Der Anwender soll sich für eine optimale Systemlösung mit allen Antriebskomponenten aus einer Hand bedienen: vom Getriebe über den passenden Motor mit Sensor bis hin zur passenden Steuerung. Ein rund 40-köpfiges Team entwickelt und betreut verschiedenste Motion-Control-Produkte und kundenspezifische Lösungen. Der Bereich steht für den Absatz von jährlich über einer Million Produkte, vom einfachen Strom- oder Drehzahlregler bis hin zur mehrachsigen, hochdynamischen Steuerung.

Laut Daniel Hug, war es „nie einfacher, die Kontrolle zu behalten“. Denn alle Strom-, Drehzahl- und Positionierregler des Maxon-Produktspektrums sind genau auf DC- und EC-Motoren bis 1000 W ausgelegt. Schnell venetzen lassen sich diese Antriebe mit dem Kommunikationsprotokoll CANopen oder EtherCAT. Die 4-Q- Servo-Controller der Escon-Familie decken alle Bedürfnisse mit Blick auf Leistung und Drehzahlgenauigkeit bei DC- und EC-Motoren von Maxon kosteneffizient ab. Für einfache Drehzahlregelaufgaben von EC-Motoren mit Hallsensoren sind zudem preiswerte 1-Q-Servoverstärker in Modulbauform verfügbar. Alle Verstärker bieten diverse nützliche Zusatzfunktionen.

Wo die Anforderungen über reine Drehzahl- und Drehmomentregelungen hinausgehen und wiederkehrende Positionierprozesse in komplexen Bewegungsbahnen erfolgen, sind Positioniersteuerungen im Einsatz. Maxon bündelt diese in der modular aufgebauten Produktreihe Epos4 (Easy Positioning System). Im High-Performance-Bereich ergänzt das System Maxpos die Steuerungen. Um das Portfolio abzurunden, steuert die Tochterfirma ZUB leistungsfähige Mastercontroller bei.

Brandneu in der Epos4-Reihe ist jetzt eine Micro-Ausführung. Die zeitgemäße Antwort auf Anwendungen mit engen Platzverhältnissen und kostensensitiven Mehrachsapplikationen wie in der Robotik heißt „miniaturisierte Bauweise und attraktiver Preis“, benennt Daniel Hug die Vorteile dieser Motion Controller. Dennoch machen die schlauen Winzlinge aus Sachseln keine Abstriche bei den Funktionalitäten. Diese sind „praktisch identisch zu den weiteren Plattformprodukten geblieben“, betont der Produktmanager. Vorerst gibt es die Steuerung Epos4 Micro 24/5 in der CANopen-Ausführung. Die EtherCAT-Variante wird im Frühjahr 2020 folgen.

Wie bei der ganzen Epos-Produktlinie, erhalten die Anwender Zusatzleistungen für eine einfache Inbetriebnahme, beispielsweis das Epos Studio User Interface, Bibliotheken für die einfache Einbindung sowie eine umfangreiche Dokumentation und Praxisbeispiele kostenlos dazu. Die feldorientierte Regelung bietet die Möglichkeit, bürstenlose EC-Motoren mit minimaler Drehmomentwelligkeit und geräuscharmem Betrieb anzutreiben. Eine Vielzahl von Betriebsarten, zusammen mit Dual-Loop Control, erfüllt laut Angaben von Maxon höchste Anforderungen und ermöglicht den flexiblen Einsatz in nahezu allen Anwendungen.

Gerade in Zeiten von Digitalisierung und Industrie 4.0 kann die Motorsteuerung ihr Potenzial voll ausspielen. „Da die Vernetzung verschiedenster Systeme im industriellen Umfeld im Sinne von Industrial Internet of Things, kurz IIoT, auch vor Kleinstantrieben nicht haltmacht, kommt dem Motor oder Motion-Controller eine entscheidende Rolle zu“, weiß Daniel Hug. Der Controller erfasst in Echtzeit verschiedenste Daten des Antriebssystems wie beispielsweise Drehzahl, Drehmoment oder Temperatur und agiert über verschiedenste Feldbusschnittstellen als Bindeglied zur Leitebene. Dadurch wird es erst möglich, relevante Messgrößen über die Zeit zu betrachten und frühzeitig Schlüsse bezüglich notwendiger Wartungsmaßnahmen im Sinne von Predictive Maintenance zu ziehen.

Den Anlagen- und Gerätebauern bietet sich darüber hinaus aber auch die Möglichkeit, Prozessdaten zur Optimierung der Fertigung hinsichtlich Qualität, Effizienz und Kosten zu erfassen und auszuwerten. Antriebsregler von Maxon bieten hierfür die Voraussetzungen. Sie unterstützten einerseits alle gängigen Schnittstellenlösungen, weisen aber auch andererseits die notwendige Performance auf. Dies um sowohl der Kernaufgabe – der hochdynamischen Antriebsregelung – als auch der Erfassung und Verarbeitung der vielschichtigen Daten gleichermaßen gerecht zu werden.


Daniel Hug ist Produktmanager Motion Control bei Maxon in Sachseln.

„Gemeinsam zur idealen Systemlösung“

Herr Hug, was muss eine gute Steuerung heute können?

Auf der einen Seite muss eine gute Steuerung sehr viel Funktionalität mitbringen und sich flexibel einsetzen lassen. Auf der anderen Seite muss sie einfach in Betrieb zu nehmen und zu bedienen sein. Dieser Spagat zählt zu den großen Herausforderungen, denen Steuerungshersteller heute ausgesetzt sind. Effizienz und Kompaktheit sind zudem oft ausschlaggebende Punkte.

Bieten Sie auch kundenspezifische Lösungen an?

Gewiss. Es ist sogar so, dass die Mehrheit unserer verkauften Steuerungen kundenspezifische Lösungen sind. Die Bandbreite ist riesig: Von einer kleinen Firmwareanpassung, die schon für kleine Stückzahlen Sinn macht, bis hin zu massgeschneiderten, kompletten Applikationslösungen – auch im hochvolumigen Bereich. Wo immer ein Katalogprodukt die Kundenanforderungen nicht vollumfänglich erfüllt, kann eine spezifische Lösung Sinn machen. Wir können hier auf ein starkes Engineering-Team und langjährige Erfahrung zurückgreifen.

Welches sind die Herausforderungen, wenn Kunden mit spezifischen Wünschen kommen?

Die größte Herausforderung besteht darin, mit dem Kunden gemeinsam die Anforderungen festzulegen, um eine möglichst ideale Systemlösung zu finden. Oft sind den Kunden gar nicht alle Möglichkeiten bewusst. Dann können wir in der Diskussion die Weichen für einen zusätzlichen Mehrwert stellen.



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