Präzise Praxis
Bild 3: Abnehmendes Drehmoment bei Schrittmotoren mit zunehmender Drehzahl
Bild 4: Auch bei höheren Geschwindigkeiten haben die „stepIM“-Schrittmotoren einen geringen Strombedarf
Ein globaler Hersteller von Präzisions-CNC-Maschinen zur Produktion von Holzfensterrahmen stellt hohe Anforderungen an die Synchronisierung sowie das Drehmoment. Jede Maschine enthält etwa 20 bis 30 Servomotoren. Die hohen Kosten der Servomotoren wirken sich nicht nur deutlich auf die Gesamtkosten der Anlage aus, die beachtliche Anzahl an Leitungen, die aufgrund der im separaten Schaltschrank montierten Servoantriebe erforderlich waren, erhöhten auch den Installations- und Wartungsaufwand. „Bei der weltweiten Wettbewerbsfähigkeit unserer Highend-Maschinen sind die Kosten zu einem wichtigen Faktor geworden“, konstatiert der Leiter der Entwicklungsabteilung. „Aber dies würden wir nie zum Anlass nehmen, Kompromisse bei Leistung, Präzision und Zuverlässigkeit einzugehen.“
Als das Unternehmen von den „stepIM“-Schrittmotoren von Servotronix mit Closed Loop erfuhr, wollte man kurzfristig prüfen, inwieweit diese in den Holzzuschnittanlagen einsetzbar sind. In einem Pilotprojekt wurden bei einer Maschine die Servomotoren durch „stepIM“-Schrittmotoren ausgetauscht; die Steuerung und das Kommunikationsprotokoll (CANopen) blieben unverändert.
„Wir konnten alle Servomotoren aus der Zielmaschine ausbauen und gegen „stepIM“-Schrittmotoren auswechseln. Die Software mussten wir zwar etwas umprogrammieren und im Vorlauf einige Tests durchführen, aber innerhalb weniger Monate konnten wir die Anlage zum Laufen bringen.“ Auf einer Messe wurde die Maschine mit den Schrittmotoren vorgestellt. Ihre Performance lässt sich mit der Standardversion mit Servomotoren vergleichen. Alle Spezifikation bzgl. Präzision, Beschleunigung und Energieverbrauch wurden eingehalten. Gleichzeitig konnte die Komplexität gesenkt und die Kosten jeder Maschine um mehr als 5 % verringert werden. Das Unternehmen hat nun damit begonnen, „stepIM“-Schrittmotoren in 300 neue Maschinen einzubauen.
Fazit
Closed-Loop-Schrittmotoren verändern das Preis-Leistungs-Verhältnis bei Antriebssteuerungen zahlreicher Anwendungen. Durch ihre hohe Genauigkeit und Energieeffizienz werden „stepIM“-Schrittmotoren immer öfter in Anwendungen eingesetzet, in denen bisher teurere Servomotoren dominierten; dazu gehören die Holz- und Textilverarbeitung, die Medizin- und Drucktechnik sowie der Bereich der regenerativen Energien. Die Schrittmotoren mit feldorientierter Closed-Loop-Regelung eignen sich ideal für Mehrachsanwendungen, bei Positionierungsaufgaben mit wechselnden Lasten sowie für Anwendungen, die einen ruhigen Betrieb, kurze Rüstzeiten und eine genaue Positionierung erfordern.