Kleinantriebs-System

Andreas Mühlbauer,

Im Baukastenformat, für kompakte Anwendungen

Ein Antrieb, bestehend aus einem Schrittmotor mit integrierter Steuerung und Encoder, eignet sich hervorragend für kompakte Anwendungen und ist äußerst flexibel einsetzbar. Zudem unterstützt ein Bedientool den Anwender bei der Integration der Plattform in seine Produktentwicklung.

Das kompakte Antriebssystem KannMotion. © Koco Motion

Warum teuer mit zu viel Performance, wenn es kostengünstig und auf die Anwendung zugeschnitten geht? Das fragten sich Adlos und Koco Motion, bevor sie vor drei Jahren gemeinsam den KannMotion entwickelt haben. Das System ist sehr flexibel, wenn es um die Anpassung auf die ihm zugedachte Applikation geht. „Diese Anpassung verschafft unseren Kunden einen Mehrwert, durch den sie ihre Total Cost of Ownership optimieren können“, sagt Thomas Vogt, Geschäftsführer von Adlos.

Die Plattform als Basis

Der aus einem Schrittmotor mit integriertem Encoder und einer direkt angebauten Steuerung bestehende Antrieb ist als geschlossener Regelkreis konzipiert. Als Closed-Loop-Antrieb ist er einfach aufgebaut und voll programmierbar. Die individuellen Anpassungen der Hard- und Software für Kundenprojekte basieren typischerweise auf 80 Prozent Standard-Bausteinen, die nach dem Baukastenprinzip zusammengestellt werden. Das kompakte Antriebssystem arbeitet auch im Dauerbetrieb zuverlässig wie ein Servomotor und lässt sich über Befehle oder Ablaufprogramme programmieren. Den KannMotion gibt es in den Flanschgrößen Nema 11, 14, 17, 23, 24 und 34 mit Drehmomenten von 0,05 bis 12 Nm. Die Versorgungsspannung ist von 12 bis 48 V gegeben und der Phasenstrom kann maximal 10 A betragen. Anwendungsmöglichkeiten finden sich überall dort, wo Positionieraufgaben, geregelter Dauerlauf oder ein programmierter Bewegungsablauf benötigt werden.

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Durch die Reduzierung der Komponenten verringern sich Montageaufwand, mögliche Fehler und der Verschleiß. Letzterer ist durch den Direktantrieb ohnehin gering, ebenso die Geräuschentwicklung. Der Wirkungsgrad ist um 30 bis 50 Prozent höher als bei einem konventionellen DC-Getriebemotor-Antrieb. Durch die Integration der Steuerung ist das gesamte System sehr kompakt. Das Drehmoment lässt sich über die Einstellung des Stroms anpassen. Im Falle eines Fehlers kann der Motor einfach ausgetauscht werden.

Viele Fragen konkretisieren die Auslegung

Wie muss man sich nun die Auslegung solch eines solchen Antriebs vorstellen? Zur Spezifikation der Anforderungen müssen die Kunden zunächst Fragen beantworten wie:

Wann soll sich der Motor drehen, mit welcher Geschwindigkeit, welchem Drehmoment und welcher Kraft? Die Frage nach der Motortechnik muss ebenso beantwortet werden wie die zum verfügbaren Bauraum oder der Befestigung. Selbstverständlich muss eine Ansteuerung spezifiziert werden sowie die Lebensdauer bei den gegebenen Umweltbedingungen.

Der KannMotion ersetzt mehrere Komponenten und fasst sie in einem Antrieb zusammen. © Koco Motion

Durch die applikationsspezifische Anpassung eines Motors lassen sich Lebensdauer, Erwärmung und Effizienz positiv beeinflussen. Der Schlüssel zum Erfolg ist ein frühzeitiger Austausch der Informationen mit einem realistischen Zeitplan. Es erfolgt die Auswahl des Motors, die Motor-Technologie gibt die Ansteuerungsart vor. Darauf ausgerichtet wird das Bewegungsprofil beschrieben und initiiert. Weitere Funktionen oder Komponenten wie Peripheriegeräte, Anzeige- oder Steuerelemente werden dann einfach hinzugefügt.

Auch für die Kommunikation in der smarten Fabrik ist der KannMotion ausgelegt. Er verfügt über CANopen sowie RS485- und RS232-Schnittstellen. Zudem lassen sich die Antriebe mit digitaler Input- und Output-Funktion (DIO) steuern. Weitere Schnittstellen sind auf Kundenwunsch ebenfalls umsetzbar.

Erfolgsgeschichten

Die Anwendungen des Antriebs reichen vom Gemüseschäler über Vakuumgreifer, Formatverstellung, Blutpumpen und Schweißroboter bis hin zu Musikinstrumenten.

Beispielsweise benötigte ein Kunde für sein bisheriges Antriebssystem zur Klappensteuerung für eine Verkaufstheke von Backwaren bisher eine Steuerung, eine Endstufe, Bedienelemente, Sensorik, Kollisionsschutz, ein Getriebe, den DC-Motor sowie die Verkabelung. „All diese Komponenten sind jetzt im Kann- Motion integriert“, sagt Vogt. „Der Mitarbeiter spart Planungsaufwand, Recherche und reduziert die Variantenvielfalt.“

„Unterm Strich ist es immer wichtig, was der Kunde für den direkten Zuschnitt des Antriebs auf die Funktionen, die er zu realisieren hat, bezahlen möchte. Hierbei spielen nicht nur die Anzahl der Komponenten oder ihre Preise eine Rolle, sondern auch Montage-, Wartungs- oder Reparaturkosten – die TCO“, sagt Olaf Kämmerling, Geschäftsführer von Koco Motion. „Leider schauen Anwender noch viel zu sehr auf den Preis des Antriebs selbst und nicht auf die Gesamtkosten. Ein Umdenken hier wäre sehr wünschenswert.“

Die Generation 2.0 und danach

Bei der KannMotion Generation 2.0 wurden Verbesserungen in der Mechanik, Elektronik sowie der Software vorgenommen. Ein komplett überarbeitetes Tool, der KannMotion Manager, unterstützt den Anwender bei der Integration.

„Sicher die größte Änderung ist die Art der Programmierung. Schnellere Reaktionszeiten sowie flexible und eine möglichst breit einsetzbare Firmware waren das Ziel. Nun haben wir eine Entwicklungsumgebung geschaffen, mit welcher der Anwender entweder im objektorientierten Flow Chart Editor oder im C Code seine Applikation umsetzten kann“, sagt Vogt. „Der Markt hat das KannMotion-Projekt sehr gut aufgenommen. Hier konnten wir bereits diverse Applikationen in allen Projektstadien von der Evaluation über Final Testing bis hin zur Serie umsetzen“, fügt Kämmerling hinzu.

Die beiden Kooperationspartner bekommen immer neue Inputs von ihren Kunden für eine Weiterentwicklung der Plattform. Zum Beispiel haben sie die Steuerung in Bezug auf Nema 11 auf einen speziellen Kundenwunsch hin realisiert. Ganz nah am Kunden wollen sie die Entwicklung der Plattform auch künftig vorantreiben.

Nach Unterlagen von Koco Motion / am

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