Leitmesse Motion, Drive & Automation (MDA)

Günter Herkommer,

Fokus auf die Antriebe

Gemäß des zweijährigen Turnus ist 2011 wieder das Jahr der Leitmesse „Motion, Drive & Automation“ – kurz MDA – im Rahmen der Hannover Messe. Nachfolgend ein paar Neuheiten, mit denen sich die Hersteller dem internationalen Publikum präsentieren.

Mit dem nach eigener Aussage weltweit kleinsten Vierpol-Servomotor mit integriertem Motion-Controller ist der Schönaicher Antriebstechnik-Hersteller Faulhaber in Halle 15 (Stand H31) präsent. Auf nur 18 mm Anbaulänge ist bei diesem bürstenlosen DC-Servomotor mit einem Durchmesser von lediglich 22 mm eine vollwertige Positionieransteuerung eingebaut. Ausgelegt ist die Lösung für anspruchsvolle Applikationsbereiche wie Robotik, Automation, Medizintechnik, Sondermaschinenbau sowie Luft- und Raumfahrt, bei denen die Antriebe bei Belastung in ihrer Drehzahl wenig einbrechen sollten.

Für besonders schwierige Einsatzbedingungen lassen sich beim neuen Servo-Kompaktmotor aus den modularen Standard-Ausführungen durch gezielte Modifikation Speziallösungen entwickeln.

© Faulhaber

Aus diesem Grund haben die Ingenieure bereits bei der Entwicklung des Motors Wert auf eine besonders steife Kennlinie gelegt. Bei Belastung steht damit auch ungeregelt über einen weiten Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment bereit, der Motor arbeitet mit nur geringem Drehzahlverlust weiter. Zudem liefern vierpolige Motoren laut Faulhaber ein höheres Moment als zweipolige, die erste Getriebestufe kann dadurch oft entfallen.

Bei Dauerdrehmomenten von 18 bis 35 mNm erreichen die neuen Motoren Positionierzeiten von 40 ms. Neben der Positionsregelung lassen sich die Antriebe drehzahlgeregelt oder auch im Master-/Slave-Betrieb winkelsynchron an einer übergeordneten Steuerung betreiben. Über bis zu vier Eingänge können auch End- und Referenzschalter direkt vom Antrieb ausgewertet werden. Verfügbar sind die neuen Antriebe in zwei Motorlängen (32 mm und 50 mm) mit einer Nennspannung von 24 V(DC). Zum Einsatz in sicherheitskritischen Umgebungen können Motor und Elektronik optional mit getrennten Versorgungsspannungen betrieben werden.

Neue Servogetriebemotoren – allerdings in etwas größeren Dimensionen – stehen auch bei Stöber im Mittelpunkt des Messe-Auftritts (Halle 14/15, Stand F07). Beim so genannten PipeDrive handelt es sich um einen neuen Flanschhohlwellen-Getriebemotor, dessen wesentliches Alleinstellungsmerkmal nach Aussage des Pforzheimer Herstellers in seinem ungewöhnlich großen Innendurchmesser der Hohlwelle von 28 beziehungsweise 38 mm besteht. Dies ermöglicht die Durchführung von Versorgungsleitungen, wie etwa Energiekabel, Hydraulikrohre und Pneumatikschläuche, aber auch von Wellen und Laserstrahlen.

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Den neuen Servogetriebemotor mit Flanschhohlwelle zur Durchführung von Medien aller Art wird es in den Längen 1, 2, 3 und 5 mit Abstufungen in 25-mm-Schritten geben.

© Stöber

Speziell für diese großen Durchgangsweiten wurde ein komplett neues, extrem kurz bauendes Hohlwellen-Planetengetriebe entwickelt, das in seiner Kompaktbauweise mit einem ebenfalls neuen, sehr kompakten Servomotor optimal zusammenspielt. Um die durchzuführenden Bauteile und Medien zu schützen, ist die Flanschhohlwelle komplett mit einem durchgängigen Rohr ausgekleidet. Die Kurzbauweise des Hohlwellenmotors basiert auf einer neuen Wickeltechnik, die einen höchstmöglichen Kupferfüllfaktor erzeugt. Diese Maßnahme steigert die Motorleistung gegenüber der bisher üblichen Wicklungstechnik nach Hersteller-Angaben um etwa 80 % – wodurch die Motorlänge entsprechend reduziert werden konnte.

Zudem verfügen die Motoren über ein modifizierbares Dynamikverhalten. Das heißt: Ohne Änderung des Bauraums lässt sich optional das Massenträgheitsmoments des Servomotors an ein hohes Massenträgheitsmoment der Last anpassen. Die Übersetzungen der Startbaureihe sind 1- bis 3-stufig und reichen von 3 bis 27. Das Beschleunigungsmoment beträgt 30 bis 500 Nm.

Schrittmotoren und Steuerungstechnik

Wie sich ein Schrittmotor wie ein Servomotor betreiben lässt – und zwar unter Beibehaltung seiner klassischen Vorzüge –, zeigt die Firma Koco Motion auf ihrem Stand in Halle 14 (Stand L35). Basis hierfür ist die „ServoTrack“-Steuerung, die eine sehr schnelle Reaktionszeit von 50 ns hat und in der Lage ist, Schrittraten zwischen 10 und 256 Mikroschritten bei 15 Auflösungen zu verarbeiten. Bei der Einbindung in bestehende Systeme lässt sich zum Beispiel eine bereits vorhandene Takt-/Richtungs-Ansteuerung laut Anbieter meist weiter verwenden.

Das ServoTrack-Modul ermöglicht Schrittmotoren ein DC-Servoverhalten.

© Koko-Motion

Mit Hilfe dieses neuen Moduls kann der Schrittmotor beim Überschreiten des Kippmomentes laut Anbieter nicht mehr aus dem Tritt kommen und es gehen keine Schritte mehr verloren. Der Motor verhält sich dabei wie ein DC-Servomotor. Das Modul wird zwischen Controller und Treiber integriert. Am Schrittmotor ist lediglich ein Encoder mit wenigstens 100 Linien erforderlich, der in der zwischengeschalteten Steuerung ausgewertet wird. In Kombination mit neuen Funktionen wie etwa dem „Torque“-Mode eröffnen sich somit neue Möglichkeiten für Anwendungen wie Fadenspanner, Verschlussschrauber, Klemmvorrichtungen oder auch  Feeder. Mit dem „Velocity“-Mode lassen sich zudem dank konstanter Drehzahl Platz und Kosten sparen. Schließlich ermöglicht der „Variable-Current“-Mode einen wesentlich höheren System-Wirkungsgrad als bisherige Lösungen, verspricht der Hersteller.

Als langjähriger Aussteller im Antriebstechnik-Umfeld ist auch die Firma LTi Drives wieder in Hannover vertreten. Allerdings stellt das Lahnauer Unternehmen in diesem Jahr neben der Antriebstechnik insbesondere das Thema Steuerungstechnik in den Fokus des Messeauftrittes in Halle 9, Stand A54. Das heißt: Der Warenkorb, welcher bisher schon programmierbare und antriebsintergrierte Sicherheitstechnik sowie CNC-Steuerungen des Tochterunternehmens Andron beinhaltet, wird zur Messe deutlich erweitert – unter anderem vom 400-MHz-Power-PC bis hin zu 1,1-GHz-Atom-Prozessoren.

Unter dem Slogan „Motion based Automation“ will LTi Drives künftig verstärkt als Komplettanbieter für Automatisierungslösungen im Serienmaschinenbau auftreten.

© LTi

Der Programm- und Datenspeicher der so genannten ControlOne-Steuerung ist über eine tauschbare CF-Karte realisiert. Zur Systemerweiterung lassen sich E/A-Module direkt an der CPU anstecken oder über Buskoppler als Insellösungen betreiben. Die Funktionspalette der Erweiterungsmodule umfasst digitale E/A-Baugruppen mit einer Granularität von 8 und 16 Klemmen. Analoge Module zur Auswertung von differentiellen und unipolaren Signalen mit einer Auflösung von 14 Bit werden ergänzt mit speziellen Temperatur-Auswertungen für Thermoelemente der Typen J, K, L und PT100. Ein Erweiterungsmodul zur Weg-Erfassung mit Latch-Funktion für TTL-Geber rundet das E/A-Portfolio ab.

Zur Visualisierung umfasst der „MotionOne“ genannte Automatisierungsbaukasten stationäre Bediengeräte mit Touch-Displays von 8,4 bis 15 Zoll inklusive DVI-Schnittstelle und 16 digitalen Eingängen am Panel für den abgesetzten Betrieb ohne Zusatzverkabelung sowie mobile HMIs mit Displaygrößen von 3,4 bis 6,5 Zoll. Neben einer Standard-Ethernet-Anbindung verfügen die Geräte über integrierte Zustimm- und Not-Aus-Taster. Konfiguration und Programmierung der IEC-Ablaufsteuerung und der Visualisierung erfolgen aus einem Frame, basierend auf dem Codesys-Standard.

Forum in Halle 24

Energieeffizienz in industriellen Prozessen ist derzeit eines der Hauptthemen in der Antriebs- und Fluidtechnik und steht dementsprechend auch im Fokus des MDA-Forums. Auf dem Stand A30 in Halle 24 finden hierzu an allen fünf Messetagen Vorträge und Diskussionen im Halbtages-Rhythmus statt. Fachleute und Wissenschaftler sprechen in diesem Rahmen über Condition Monitoring Systems, Dichtungstechnik, über Zulieferer der Windkraftbranche und Automatisierungstechnik.

Synergien zur MobiliTec

Direkt an die MDA angeschlossen ist Leitmesse MobiliTec in Halle 25. Die Forschungsvereinigung Antriebstechnik im VDMA (FVA) und die Deutsche Messe organisieren hier einen E-Motive-Gemeinschaftsstand, auf dem Firmen ihre neuesten Entwicklungen zu den Themen hybride und elektrische Antriebstechnologien, mobile Energiespeicher und alternative Mobilitätstechnologien zeigen. Im Anwenderforum präsentieren Aussteller ebenfalls von Montag bis Freitag neue Ideen und Trends. Zudem sind Testfahrten auf dem Freigelände neben der Halle 25 geplant.

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