Mechatronik aus dem Baukasten

Antriebssysteme - Die Konstruktion moderner Positioniersysteme erfordert gleichermaßen Kompetenz in Mechanik, Elektronik und Informatik. Ein westfälisches Unternehmen zeigt, wie sich dieser mechatronische Gedanke konsequent umsetzen läßt.

05. Juli 2005

Ein aktueller Trend in der Automatisierungstechnik ist die zunehmende Verschmelzung von Mechanik, Elektronik und Informatik zu einer neuen fach- und technikübergreifenden Disziplin mit der Bezeichnung Mechatronik. Eine Ursache für den Erfolg dieses Gedankens ist das enorme Potential dieser »Fächerfusion«: Die Konvergenz der drei Disziplinen verhindert einerseits Reibungsverluste an den Disziplingrenzen und ermöglicht zudem die Nutzung von Synergieeffekten, um dem zunehmenden Innovations- und Kostendruck in der Industrieautomatisierung standzuhalten.

Erste Produkte, die dem ganzheitlichen Gedanken der Mechatronik Rechnung tragen, sind bereits am Markt erhältlich, etwa Motoren mit integriertem Frequenzumrichter, Antriebselemente mit integrierter Steuerung oder auch Lineareinheiten mit vorkonfigurierten elektronischen Elementen. Nur wenige Hersteller jedoch bieten komplette Positioniersysteme. So hat beispielsweise der Steuerungsspezialist Systec aus Münster eine Reihe von einbaufertigen Standardpaketen aus aufeinander abgestimmten mechanischen, elektronischen und Softwarekomponenten zusammengestellt, die in Industrierobotern, Handhabungsautomaten, Sondermaschinen und vielen anderen Anwendungen eingesetzt werden können. Diese sogenannten DriveSets umfassen einen oder mehrere Linearbewegungsmodule mit angeflanschten Motoren und verdrahteten Endschaltern, dazu die passende Steuerung sowie alle notwendigen mechanischen und elektrischen Verbindungselemente. Systec-Geschäftsführer Tilmann Wolter ist überzeugt von dem Konzept und verspricht: »Unsere Kunden können diese intelligenten Subsysteme unmittelbar nach Lieferung in Betrieb nehmen.«

Die Geschichte der DriveSets begann im Jahre 2001: Gemeinsam mit langjährigen Partnern sowie in einer Forschungskooperation mit der deutschen Fakultät der Technischen Universität Sofia in Bulgarien entwickelten die Elektroniker, Maschinenbauer und Informatiker des Münsteraner Unternehmens damals eine Systematik, aus der sich eine konsistente mechatronische Baureihe ableiten ließ. Nach einer Entwicklungszeit von 18 Monaten schließlich war eine Produktfamilie aus einbaufertigen Positioniersystemen mit bis zu drei Achsen in mehr als 36.000 Varianten bis zur Marktreife gebracht.

Bis dahin war Systec ein klassischer Steuerungshersteller, also Komponentenlieferant. Das war seinerzeit auch sinnvoll, schließlich besaßen die Kunden des Unternehmens, beispielsweise Maschinen- und Anlagenbauer oder Gerätehersteller, selbst die nötige komplementäre Kompetenz, um die Steuerungen in komplexe Automaten zu integrieren. Immer häufiger wünschten die Kunden sich jedoch auch stärker integrierte Antriebssysteme, und entsprechend oft mußten die Westfalen auch komplette Sonderpositioniersysteme realisieren.

Mit den DriveSets können deren Kunden sich jetzt komplette Positioniersysteme zusammenstellen, die auf ihren individuellen Bedarf optimiert sind. Von Anfang an integriert sind dabei alle Achsen, Motoren,

Getriebe und die Steuerung sowie die komplette Verdrahtung bis hin zur letzten Kabelklemme. Wenn nötig, enthält das Paket sogar die passenden Haltewinkel für die Befestigung in der jeweiligen Maschine oder Anlage. Um die optimale Kombination zu finden, bietet Systec einen interaktiven Auswahl-Assistenten. Hier genügt es, nach dem geplanten Arbeitsraum Linie, Ebene oder Raum die gewünschte Tragfähigkeit und

Geschwindigkeit einzugeben und in einem letzten Schritt die gewünschte Präzisionsklasse 0,025 oder 0,1 Millimeter auszuwählen. Die erhaltene Schlüssel-Nummer führt zu den Datenblättern der einzelnen DriveSets. Die endgültige Auswahl ist dann nur noch abhängig von den gewünschten Befestigungs- und Integrationsmöglichkeiten innerhalb der Anlage. Zudem gehört zu jedem DriveSet ein fertiges, konfigurierbares Softwarepaket mit sinnvoll voreingestellten individuellen Systemeigenschaften wie Maschinengrenzen, Beschleunigung und Geschwindigkeit.

Doch der Systemgedanke umfaßt bei den DriveSets mehr als die reine Technik: So gehören beispielsweise zu jedem der Systeme auch eine einheitliche Dokumentation und eine benutzerfreundliche Programmierumgebung. Für die Betriebnahme muß der Anwender deshalb nicht mehr Dutzende Anleitungen und Teildokumentationen von Einzelkomponenten studieren. Ein weiterer Vorteil des ganzheitlichen Ansatzes zeigt sich bei Erweiterungen oder Ersatzteillieferungen: Hier genügt der Systemlieferant als einziger Ansprechpartner, um die Kompatibilitäten der Komponenten zu prüfen. Zudem wird jedes DriveSet in montiertem Zustand in einer einzelnen Transportkiste ausgeliefert.

Statt solche Positioniersysteme monatelang selbst zu realisieren, können Konstrukteure, Maschinenbauer, Elektrotechniker und Programmierer sich heute innerhalb weniger Wochen ein einbaufertiges System liefern lassen. Geschäftsführer Wolter ist sich deshalb sicher: »Durch diesen ganzheitlichen mechatronischen Ansatz sparen unsere Kunden wertvolle Projektierungs-, Konstruktions- und Realisierungszeit.«

Unbegrenzt einsatzfähig sind die DriveSets jedoch nicht: So endet die Tragfähigkeit derzeit bei 40 Kilogramm, und die Verfahrgeschwindigkeit beträgt maximal einen Meter pro Sekunde. Zudem stehen lediglich zwei Präzisionsklassen zur Wahl. Für die Zukunft verspricht Wolter jedoch einerseits besonders preisoptimierte DriveSets für den Low-Cost-Bereich sowie speziell zertifizierte Systeme für Spezialanforderungen. Die Maschinenbauer arbeitslos machen wollen die Westfalen dennoch nicht, beruhigt Wolter: Schließlich werde es immer viele Applikationen geben, bei denen eine individuelle Konstruktion nötig ist. Bei der Automatisierung von standardisierten Bewegungsaufgaben jedoch muß jetzt niemand mehr immer wieder von neuem das Rad erfinden.

bt

Erschienen in Ausgabe: 06/2004