Mehr Achsen, weniger Raum

Spezial: Hannover Messe

servos – Mit dem MultiServo hat AMK ein System entwickelt, das als integrierte Lösung vier Wechselrichter samt Einspeisung und Motion Control in einem kompakten Gehäuse vereint.

20. April 2016

Integration ist so etwas wie ein Zauberwort in Maschinebau und Automatisierung. Immer mehr Funktionalität benötigt immer weniger Bauraum. Der neue MultiServo von AMK fällt genau in diese Kategorie: Die Lösung für mehrachsige Motion-Control-Anwendungen umfasst alles, was für die effektive Ausrüstung von Maschinen mit mehrachsigen Servoantrieben benötigt wird. Vier Wechselrichter samt Einspeisung und Motion Control sind dabei in einem kompakten Gehäuse vereint. Die Zahl der möglichen Achsen beim MultiServo lässt sich aber durch Erweiterungsmodule einfach vergrößern. Damit verfügt das Unternehmen aus Kirchheim/Teck über einen Baukasten, der in puncto Platz und Zeit spürbare Einsparpotenziale mit sich bringen soll. Mehrere Servo-Achsen lassen sich mit dem MultiServo von einem kompakten Gerät aus ansteuern, das im Vergleich zu einer herkömmlichen Ausrüstung mit Einzelachsreglern bis zu 60 Prozent an Platz im Schaltschrank einspart.

Das vierachsige Basismodul ist inklusive Einspeisung nur 130 Millimeter breit, 320 Millimeter hoch und 230 Millimeter tief. Der MultiServo lässt sich konzeptionell mit einem skalierbaren Baukasten vergleichen, der sich präzise konfigurieren lässt. Auf der Leistungs- oder Hardware-Ebene stehen Achsleistungen von einem, zwei und vier Kilovoltampere zur Verfügung. Maschinenbauer haben die Möglichkeit, die Achsen um jeweils zwei oder vier Einheiten flexibel zu erweitern.

Damit die Antriebe dynamisch beschleunigen, bietet jede Achse die doppelte Überlastfähigkeit und liefert dann beim stärksten Gerät einen kurzfristigen Strom bis 13,2 Ampere. Auf diese Weise lassen sich Applikationen mit vergleichsweise hohen Losbrechmomenten, aber moderaten Momenten im »Normalbetrieb« mit kleineren Reglern ausstatten. Ist die Arbeit im Teillastbereich gering, verbessert sich die Energieeffizienz.

Analog zur individuellen Konfiguration der Achsen lässt sich auch die Leistung des Zwischenkreises mit seiner Spannung von 540 Volt DC flexibel erweitern. Zum Schutz vor Überhitzung hat AMk eine moderne Coldplate-Kühleinheit verbaut, die wahlweise mit Flüssigkeits- oder Luftkühlung ausgestattet ist. Als etwas Besonderes propagiert AMK auch die integrierte Bewegungssteuerung. Weil sich die Einheiten durch eine variable Feldbusschnittstelle mit einer darüberliegenden Steuerung verbinden lassen, bietet AMK eine Motion-Control-Lösung, die unabhängig von der Marke der eingesetzten Steuerung arbeitet. Auf diese Weise können Maschinenbauer für die Bewegungsführung sämtliche Vorteile der Mehrachsgeräte nutzen, ohne von Werkvorschriften oder der Auswahl des SPS-Herstellers abhängig zu sein.

Bewegung per App

AMK bietet für die verschiedenen Steuerungssysteme alle gängigen Kommunikationsschnittstellen wie Ethercat, Sercos oder Varan. Die Bewegungsfunktionen sind in Technologie-Apps enthalten, die auf Basis der standardisierten Sprachen der IEC 61131-3 derzeit Kurvenscheiben, Handhabungsaufgaben, Pick-and-Place-Bewegungen, Querschneider sowie mehrachskoordinierte Achsverbünde abdeckt. Wegen seiner Überlastfähigkeit und Dynamik eignet sich der MultiServo für die Robotik und Handhabungssysteme, für Verpackungsmaschinen oder Bearbeitungszentren. Durch die einfache Integration ist er nicht nur für Stand-alone-Maschinen, sondern auch für den Anlagenbau ideal.

Als Rückführungssysteme setzt AMK die gängigen Geberarten ein und ermöglicht auch den geberlosen Betrieb. Weil das sicher abgeschaltete Moment mehr und mehr zum Standard im Maschinen- und Anlagenbau zählt, gibt es die Funktion »Safe Torque Off« (STO) im Serienumfang der neuen Mehrachsregler. Darin enthalten ist eine Motorkurzschlussfunktion, die den Motor im STO-Fall abbremst. Das System ist so offen konzipiert, dass sich auch komplexere Sicherheitsfunktionen integrieren lassen, wenn die Risikobewertung einer Applikation funktionale Sicherheit erfordert.

Ein Umstand, der die Fertigungsqualität mindert, ist bei den heutigen Maschinen der vermehrte Einfluss von Schwingungen. Sie treten immer häufiger auf, auch weil die Positionierung immer härter und schneller erfolgt und die viel leichteren Konstruktionen diese nur noch schlecht ausgleichen können. Um ein Aufschwingen zu vermeiden, kann die Maschine nur gebremst fahren, was zulasten der Produktivität geht. Darum hat AMK eine wirksame Schwingungskompensation entwickelt, dank der Maschinenbauer die Produktionsgeschwindigkeit ohne Einbußen erhöhen können.

 

Engineering und Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen müssen möglichst schnell ablaufen, und dies ist beim MultiServo durch eine neuartige Montagetechnik gewährleistet: Aufgrund des hohen Integrationsgrades von vier Servoachsen samt Einspeisung und Motion Control erfolgt die komplette Montage nur mit einem Gehäuse und vier Schrauben. Auch die Verkabelung reduziert sich, sowohl bei der Ethernet-Kommunikation als auch bei Querkommunikation oder Zwischenkreiskopplung.

AMK unterstützt die schnelle Installation an dieser Stelle mit integrierten Querverbindungen, die Kabel einsparen und vor allem auch für einen effektiven DC-Zwischenkreisverbund sorgen. Die angeschlossenen Achsen können damit bereits ab Werk untereinander einen Energieausgleich durchführen – was letztlich den Stromverbrauch senkt, weil die beim Bremsen erzeugte generatorische Energie im Zwischenkreis erhalten bleibt und nicht mehr über Widerstände verheizt wird. mk

Halle 15, Stand G04

 

Interview

Udo Huneke, Leiter Marketing und Produktmanagement, AMK, Kirchheim

 Herr Huneke, bitte fassen Sie doch zusammen, welche Vorteile Konstrukteure durch den Einsatz des MultiServo haben.

Hardware-seitig sind die Geräte äußerst kompakt und mit unterschiedlichen Kühlsystemen kombinierbar. Sie sind einfach und schnell zu montieren. Sämtliche Verbindungen zwischen den Achsen sind in den Modulen bereits integriert. Damit entfällt die externe Verdrahtung.Funktional können die Mehrachsgeräte über sogenannte Motion Apps für ihre jeweilige Aufgabe angepasst werden. Insgesamt reduzieren sich also sowohl Platzbedarf als auch Engineering-Aufwand, was sich für den Anwender in der Time-to-Market niederschlägt.

Wie kann der Konstrukteur das Gerät mechanisch einbinden?

Der MultiServo ist für die Verwendung im Schaltschrank ausgelegt. Aufgrund der kompakten Abmessungen könnte dieser Schaltschrank für den modularen Maschinenbau aber auch direkt im Maschinengestell untergebracht werden.

Was für Argumente haben Sie, wenn die wichtigen Themen Kosten und Effizienz aufkommen?

Ein Mehrachswechselrichter in einem kompakten Gehäuse ist nicht nur baulich günstiger als die entsprechende Anzahl an Einzelgeräten, sondern auch funktional effizienter. Über den internen Zwischenkreisverbund erfolgt eine höchstmögliche Energieeffizienz. Zudem wird mit den vorprogrammierten Motion Apps Zeit und Aufwand gespart. Als neues Highlight in der AMK-Welt hat der MultiServo sicher eine interne und externe Sogwirkung.

Was erhoffen Sie sich insgesamt von dem neuen Produkt?

Als neues Highlight unseres AMK-Produktportfolios im Bereich der zentralen Antriebstechnik sehen wir dieses Konzept als einen Meilenstein an, der eine Brücke zwischen klassischen zentralen Automatisierungslösungen und vollständig dezentralen Installationen bildet. Somit wird dem Trend zum modularen Maschinenbau auch im zentralen Bereich Rechnung getragen.

Würden Sie den MultiServo als zukunftssicher bezeichnen?

Gerade das Motion-App-Konzept ist auf die Zukunft ausgerichtet. Hier sollen und werden fortlaufend weitere Funktionalitäten in Apps gegossen werden. So kann auf aktuelle und zukünftige Entwicklungen eingegangen werden. Da es aber immer noch die Möglichkeit geben muss, dass Kunden ihre eigenen Funktionen selbst einbinden können, ist die Programmierung nach IEC 61131 ebenfalls möglich.

Können und wollen Sie den MultiServo auch in den Kontext von Industrie 4.0 stellen?

Modularer Maschinenbau mit starker Individualisierung ab Losgröße 1 fordert flexible Lösungen. Mit unseren plattformunabhängigen Apps erhält der Maschinenbauer ein Instrument an die Hand, das ihn für die Herausforderungen von Industrie 4.0 bestens wappnen wird.

Erschienen in Ausgabe: 03/2016