Schrittmotor Die Entwicklung der integrierten Schrittmotorantriebe bis zur Industrie-4.0-Fähigkeit

IMS (Intelligent Motion Systems) hat mit M-Drive als erstes Unternehmen Schrittmotoren mit direkt angebauter Steuerung und Controller in Serie angeboten. Vertriebspartner Koco Motion präsentiert den aktuellen Entwicklungsstand der kleinen, netzwerkfähigen Schrittmotoren.

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Obwohl heute schon die dritte Generation der integrierten Schrittmotorantriebe M-Drive auf dem Markt ist, sind die meisten Varianten der ersten Generation immer noch Stand der Technik. In den vergangenen Jahren haben die Entwickler nicht nur ihre Variantenvielfalt für ein breiteres Anwendungsspektrum weiterentwickelt, sondern sie machten diese insbesondere fit für den Umbruch in der industriellen Produktion. Angefangen von der ursprünglich einfachen Takt-/Richtungs-Ansteuerung bis hin zum Hightech Motion Control System mit hochauflösendem Mikroschritt, Feldbussen und I/Os sind die M-Drives heute Industrie-4.0-fähig und damit für die Zukunft bestens gerüstet. Doch zurück auf Anfang:

Alles begann in einer Garage

Es war einmal eine Garage in Connecticut, genauer gesagt die Garage des David Coutu, der als Ingenieur bei General Electric tätig war. Aufgabe war es, eine Steuerung für die GE-Roboterantriebe zu entwickeln. Als Ergebnis präsentierte der Entwickler ein miniaturisiertes Steuerungsmodul, das es so kompakt bisher am Markt nicht gab. Weil die Entwicklung so vielversprechend war, entschied sich der Ingenieur 1986, diese Schrittmotorsteuerung selbst zu vermarkten und gründete die IMS (Intelligent Motion Systems) Inc. Drei Jahre später war die Garage für die inzwischen sechs Mitarbeiter zu klein und das junge Unternehmen bezog neue Räume.

Ebenfalls 1989 lernte David Coutu seinen künftigen Partner Gerhard Kocherscheidt, heute Geschäftsführer der Koco Motion GmbH, kennen. Dieser hatte über einen amerikanischen Kollegen Steuerungsmodule von IMS gekauft. Das war der Beginn einer geschäftlichen Kooperation auf freundschaftlicher Basis, bevor David Coutu und Gerhard Kocherscheidt im Jahr 2001 mit der IMS Europe GmbH eine europäische Vertriebszentrale in Villingen-Schwenningen für die IMS-Produkte gründeten.

Motoren im Partymode synchronisieren

Unter den zu vertreibenden Produkten befand sich auch die erste Generation der integrierten Schrittmotorantriebe „M-Drive“ mit eigens entwickelten, anwendungsspezifisch integrierten Schaltungen, sogenannten Asics (application-specific integrated circuit). Die M-Drives, die im Partymode auf bis 64 Stück miteinander synchronisiert werden können, gestatteten den Bau sehr kompakter Maschinen und Apparate. Sie wurden seit ihrer Einführung zigtausend Mal in Deutschland eingesetzt.

In das frisch gebackene M-Drive-Paket bekommt der Anwender bis heute so einiges hineingepackt: Neben einem starken Hybrid-Schrittmotor enthält der Antrieb einen leistungsstarken, voll programmierbaren Controller mit onboard Ein-/Ausgängen, eine leistungsstarke Mikroschritt-Ansteuerung mit bis zu 256 Mikroschritten/Vollschritt sowie einen integrierten Encoder für „Closed Loop“-Betrieb. Das Hardware-basierte System „HM-Technology“ (HMT) realisiert die „Closed-Loop“-Funktion. Diese servoähnliche Regelung verhindert das Außer-Tritt-Fallen des Schrittmotors durch Herunterregeln der Drehzahl und beugt so dem unerwarteten Blockieren bei Überlast vor.

Die Kombination aus Leistungsfähigkeit und Robustheit gestattet eine große Anzahl von dezentralen Automatisierungseinsätzen. Durch die Integration entfallen nicht nur die Probleme bei der Verkabelung von Motor und Steuerung, sondern auch die dazu erforderliche Hardware und der Montageaufwand. Reduzierte oder gänzlich eliminierte EMV-Probleme hinsichtlich Störempfindlichkeit und Störabstrahlung resultieren ebenfalls aus der Integration. Als Schnittstellen für gängige Industrie-Protokolle gab es damals die RS232 und RS485.

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