Servotechnik mit integrierter Intelligenz

Beim Crimppressen/Crimpen zum Beispiel – einem Fügeverfahren, bei dem zwei Komponenten durch plastische Verformung miteinander verbunden werden – sind die Servosysteme gleich mehrfach gefordert: Sie müssen jederzeit den exakten Druck halten und auf mehrere synchronisierte Achsen verteilen. Zudem ist es erforderlich, dass die Bewegung in jeder gewünschten Position gestoppt werden kann – und das bei gleichbleibender Prozessstabilität über den gesamten Produktionszyklus hinweg.

Bei der Beschichtung (Coating) werden, als zweites Beispiel, rotierende Tische mit hoher Geschwindigkeit gleichmäßig mit Flüssigkeit besprüht. Um ein präzises Ergebnis zu erzielen, ist dabei eine gezielte Anpassung und Reduktion der Geschwindigkeitswelligkeit notwendig. Darüber hinaus können maßgeschneiderte Lösungen auch für weitere spezifische Anwendungen und Anforderungen realisiert werden.

High-End-Servosystem Sigma-X

Das neue High-End-Servosystem Sigma-X von Yaskawa unterstützt diese spezifischen Anforderungen durch smarte Features wie einen optimierten Drehmomentausgleich, automatische Lastanpassung, Vibrationsunterdrückung und synchronisierte Achsensteuerung. Ziel der Weiterentwicklung war es, dass Maschinenbauer wie Anwender die Konkurrenzfähigkeit ihrer Maschinen weiter ausbauen und den technischen Vorsprung gegenüber ihrem Wettbewerb halten können: Durch die sehr kompakten Servomotoren werden Maschinen noch kompakter konstruierbar. Gleichzeitig können die vielseitigen Tuningfunktionen sehr leicht erlernt und angewendet werden.

Mechanisch bedingte Vibrationen und Resonanzen in der Maschine erkennt das System hierbei automatisch und wirkt ihnen entgegen. Durch die in den neuen Servomotoren integrierten Beschleunigungssensoren können nun unerwünschte Maschinenzustände frühzeitig detektiert werden. Der Servoverstärker stellt dem Anwender außerdem eine Vielzahl an hilfreichen Informationen bereit, beispielsweise elektrische Verbrauchsdaten, aktuelle Leistungs- und Temperaturreserven, Wartungszyklenindikatoren, Vibrationen. So lässt sich die Leistungsfähigkeit der Maschine permanent analysieren und optimieren sowie gleichzeitig eine maximale Verfügbarkeit sicherstellen.

Neue smarte Features

Die neuen Smart Features sind darauf ausgelegt, den Betrieb und die Steuerung zuverlässig zu optimieren, gleichzeitig die Produktivität zu erhöhen und die Anlagenverfügbarkeit zu verbessern. Yaskawa hat daher gegenüber der bisherigen Servo-Baureihe Sigma-7 die intelligenten Funktionen nochmals verbessert: Beispielweise kann Sigma-X das Drehmoment jetzt genauer steuern. Beim Polieren in der Wafer-Herstellung und -bearbeitung ist eine Vibrationsunterdrückung besonders wichtig. Sigma-X ist auch in weiteren spezifischen Anwendungen wie Wafer-Handling, Drahtbonden (wire bonding), Wafer-Nassätzen (wafer wet etching), Pfadverfolgung (path tracking), Schleifpolieren (grinding polishing), Wafer-Vereinzelung (wafer dicing) oder zerspanende Bearbeitung (cutting machining) im Einsatz.

Die Sigma-X-Komponenten sind technisch aufeinander abgestimmt und in die neue iCube-Control-Plattform integriert. © Yaskawa Europe

Die Yaskawa-Servopacks können noch mehr Vibrationsfrequenzen unterdrücken als bisher. Diese Funktion ist schon seit Sigma-V verfügbar, und mit der Sigma-7-Serie können schon zwei Vibrationsfrequenzen gleichzeitig unterdrückt werden. Somit ist keine Erhöhung der Steifigkeit der Mechanik erforderlich und Materialkosten werden reduziert. Eine weitere Funktion kann anhand mehrerer als Eingangssignal parametrierter Ist-Werte die Drehzahlwelligkeit kompensieren. Für Yaskawa-Motoren ist diese Funktion standardmäßig aktiviert. Für alle anderen Motortypen kann diese Funktion mit der Software SigmaWin+ aktiviert und angepasst werden.

Bei Anwendungen, bei denen die Last (Trägheitsmoment) aufgrund des Betriebszustands und der Maschinenposition stark schwankt, wie etwa bei Robotern und Transfereinrichtungen, dauert die Positionierung normalerweise länger. Mit der Funktion der Lastschwankungskompensations-Regelung dauert die Positionierung gleich lang, solange die Lastschwankungen innerhalb von ±500 % des eingestellten Referenzwerts liegen.

Der Yaskawa-Servopack kann Fehler in Bewegungsmustern erkennen, und dies ermöglicht eine präventive Wartung. Mehrere Spuren eines bestimmten Bewegungsmusters werden aufgezeichnet. Diese werden analysiert, im Servopack gespeichert und kontinuierlich mit der aktuellen Bewegung verglichen. Ab einem bestimmten Schwellenwert löst der Servopack einen Alarm aus.

Die High-End-Servosysteme der Sigma-Reihe von Yaskawa eignen sich für viele Anwendungsbereiche – nicht nur in Anlagen zur Halbleiterfertigung, sondern zum Beispiel auch in Verpackungsmaschinen, in der Holzverarbeitung oder in Digitaldruckmaschinen. Eine Ablösung bestehender Sigma-7-Systeme ist möglich. Das neue System ist derzeit in 200 V von 50 W bis 15 kW verfügbar. Modelle mit 400 V sollen zeitnah folgen. Servoverstärker zum gleichzeitigen Anschluss von bis zu drei Servomotoren sind nun ebenso erhältlich wie Modelle mit spezieller Firmware zum Einsatz in Gantry-Systemen. Als Schnittstellen werden Analog/Pulse sowie EtherCAT und Mechatrolink-4/III angeboten. Alle Servoverstärker haben als funktionale Sicherheit STO (Safe-Torque-Off) on-board. Die Sigma-X-Komponenten sind technisch aufeinander abgestimmt und in die neue iCube Control-Plattform integriert. Der entsprechende Controller iC9226 arbeitet mit dem Industriechip Triton von Yaskawa und kann bis zu 64 Servoachsen synchron ansteuern. Er lässt sich über das Software-Tool iCube Engineer programmieren und kann mit oder ohne integrierten FSoE Safety Master ausgestattet werden.

Martin Hoop, Business Develop Manager Motion, Mehmed Handaganic, Account Manager Sales, Yaskawa Europe