DerIntegrierter Servomotorhat neu definiert, was Ingenieure und Maschinenbauer von einer Motion-Control-Achse erwarten können. Durch die Zusammenführung eines Hochleistungs-Servomotors, eines voll ausgestatteten Servoantriebs und fortschrittlicher Steuerelektronik in einem einzigen, kompakten Gehäuse eliminiert diese Technologie die herkömmliche Trennung zwischen Motor und Antrieb. Das Ergebnis ist eine drastische Reduzierung des Schaltschrankplatzes, der Verkabelungskomplexität und der Inbetriebnahmezeit bei gleichzeitiger Verbesserung der Zuverlässigkeit und Dynamik.MEERESBEWEGUNGwar an der Spitze dieser Transformation und lieferte integrierte Servomotorlösungen, die Branchen wie Verpackung und Robotik bis hin zu medizinischen Geräten und erneuerbaren Energien bedienen.
Die Ingenieure von SEA MOTION haben die integrierte Servomotorplattform anhand von fünf Leitprinzipien entworfen, die sich mit realen Automatisierungsproblemen befassen. Erste,thermische Optimierungstellt sicher, dass Motor und Elektronik einen gemeinsamen Kühlkörper und Kühlpfad haben, wodurch eine Überhitzung der Elektronik selbst bei kontinuierlichen Arbeitszyklen mit hohem Drehmoment verhindert wird. Zweite,Einkabel-Hybridtechniküberträgt Strom-, Kommunikations- und Sicherheitssignale über ein robustes Kabel und vereinfacht so das Kabelmanagement erheblich. Dritte,vollständige digitale Konnektivitätüber EtherCAT, PROFINET oder EtherNet/IP bedeutet, dass der Motor als Standard-Netzwerkknoten erscheint, mit Echtzeitdiagnose und Parametersicherung, die direkt im nichtflüchtigen Speicher des Motors gespeichert werden. Vierte,Funktionssicherheit bis SIL3/PLeist ohne zusätzliche Hardware integriert und nutzt die Funktionen „Sicher abgeschaltetes Drehmoment“ und „Sichere Bewegung“ über denselben Feldbus. Fünfte,ein modularer Aufbauermöglicht einen schnellen Austausch vor Ort ohne Neuabstimmung, da alle Servoparameter im Encoder erhalten bleiben und innerhalb von Sekunden automatisch auf ein Austauschgerät hochgeladen werden können.
Ein integrierter Servomotor ist ein Bewegungssteuerungsgerät, das einen bürstenlosen AC-Servomotor, einen Servoantrieb (Verstärker) und einen Encoder in einer physischen Einheit vereint. Statt eines separaten Antriebsschranks und langer Kabel wird die Leistungselektronik direkt am Motor montiert. Bei einem integrierten SEA MOTION-Servomotor ist der Antriebsabschnitt in einer Kammer untergebracht, die sich die Kühlrippen des Motors teilt und über ein einziges Hybridkabel mit Strom und Kommunikation versorgt wird. Alle Regelkreise, einschließlich Strom, Geschwindigkeit und Position, werden auf eingebetteten Prozessoren im Motor ausgeführt. Der Motor erscheint im Netzwerk als Standard-Feldbusknoten, sodass die SPS oder der Motion Controller ihn steuern kann, ohne dass zwischengeschaltete Antriebshardware verwaltet werden muss.
Eine herkömmliche Servoachse erfordert ein Motorstromkabel, ein Feedbackkabel (das häufig Inkremental- oder Absolutwertgebersignale überträgt) und manchmal ein separates Bremskabel und Thermoschalterkabel. Jedes Kabel muss abgeschirmt, verlegt und abgeschlossen sein. Bei einer Mehrachsmaschine summiert sich diese Verkabelung schnell. Ein in SEA MOTION integrierter Servomotor reduziert alle diese Verbindungen auf ein einziges Hybridkabel. Dieses Kabel enthält zwei abgeschirmte Stromleiter für den DC-Bus, ein verdrilltes Paar für die Feldbuskommunikation und Sicherheitssignale, alles unter einem Mantel. Das Ergebnis ist, dass eine 16-Achsen-Maschine, die mindestens 48 Kabel benötigt hätte, jetzt nur noch 16 benötigt, was die Installationszeit, das Gewicht der Kabelrinne und potenzielle Lärmquellen drastisch reduziert.
Es ist keine Neuabstimmung erforderlich. Jeder integrierte Servomotor von SEA MOTION speichert sein komplettes elektronisches Typenschild und seine Tuning-Parameter im Speicher des Absolutwertgebers. Wenn ein Ersatzmotor angeschlossen und eingeschaltet wird, liest die SPS oder der Motion Controller diese Parameter automatisch. Der Benutzer muss keine Konfigurationsdatei laden oder eine manuelle Optimierung durchführen. Der gesamte mechanische Austausch kann in weniger als 10 Minuten durchgeführt werden und die Achse nimmt den Betrieb mit genau dem gleichen dynamischen Verhalten wie zuvor wieder auf. Diese Funktion ist besonders wertvoll bei Remote-Installationen, bei denen das Servicepersonal möglicherweise keinen Zugriff auf technische Laptops hat.
Wenn ein Servomotor eine Last mit hoher Trägheit abbremst, fungiert er als Generator und gibt Energie an den DC-Bus zurück. Bei einem Einachssystem muss diese Energie über einen externen Bremswiderstand abgeführt werden. Die integrierten Servomotoren von SEA MOTION verfügen über einen internen Brems-Chopper und können über die DC-Bus-Gemeinschaftsklemmen mit anderen Motoren derselben Maschine verbunden werden. Dadurch kann die regenerative Energie einer verlangsamenden Achse sofort von einer anderen beschleunigenden Achse genutzt werden, wodurch der Gesamtstromverbrauch und die Wärmeerzeugung reduziert werden. Für eigenständige Achsen bietet SEA MOTION optional externe Bremswiderstandsmodule an, die ohne zusätzliche Verkabelung direkt in das Steckverbindersystem gesteckt werden.
Die integrierten Servomotoren von SEA MOTION unterstützen derzeit EtherCAT, PROFINET IRT und EtherNet/IP mit CIP Motion. Die Auswahl des Protokolls hängt von der Framegröße ab. Die kleinere ISM-40-Serie unterstützt EtherCAT und CANopen, während ISM-60 und höher alle drei industriellen Ethernet-Protokolle unterstützen. Alle Varianten bieten außerdem eine über einen Standardbrowser zugängliche Webserver-Schnittstelle zur Diagnose und zum manuellen Tippen, unabhängig vom Feldbus. Zukünftige Versionen werden OPC UA FX und CC-Link IE TSN umfassen, um zusätzliche Marktanforderungen abzudecken.
