Getriebemotor Getriebemotoren bewegen hochdynamische Träger-Plattformen für Flugsimulator

Ein neues Motion-Konzept sorgt dafür, dass angehende Piloten mit Flugsimulatoren so richtig abheben können. Es kombiniert Servo-Antriebe mit Getriebemotoren.

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Was einmal als Hobby begann, ist heute ein erfolgreiches Geschäft: Das belgische Unternehmen Motion For Simulators (MFS) baut hochdynamische Träger-Plattformen für unterschiedliche Simulationsanwendungen. Dazu gehören Flugsimulatoren, Racing-Games oder Anwendungen im Bereich Lastverhalten. Als das Unternehmen die Simulatoren um bewegliche Träger-Plattformen ergänzen wollte, verlief die Suche nach einem entsprechenden Anbieter aber ergebnislos. Schnell entstand die Idee, diese selbst zu entwickeln. Was als eine servogesteuerte Plattform mit zwei Achsen begann, hat sich im Laufe der Jahre zu einer ganzen Reihe von Standard- und personalisierten Plattformen entwickelt, die zwei-, drei- und sechs-achsig angetrieben werden. In Zusammenarbeit mit der belgischen Firma Automotion aus Lovendegem, dem Motion Competence Center von Schneider-Electric Belgien, konnte MFS nach etwa drei Jahren ein marktreifes System entwickeln.

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Neues Motion-Konzept entwickelt

Um die Leistung und Effizienz seiner Simulator-Plattformen zu steigern, entwickelte MFS gemeinsam mit Automotion und WEG ein neues Antriebskonzept. Neu implementiert wurden sowohl die Servo-Steuerung, die alle Berechnungen für die Bewegungen ausführt, als auch die Servo-Antriebe und die Getriebemotoren. „Typisch für unsere Plattformen ist, dass jede Anwendung mit einer sehr variablen Belastung verbunden ist. Eine dynamische, schwingungsfreie Bewegung ist ein absolutes Muss. Die eingesetzte Antriebstechnik und Steuerungstechnologie muss robust sein und höchste Anforderungen erfüllen“, erklärt Marnix Tahon, Firmengründer und Geschäftsführer von MFS.

Nahezu jede Simulationsanwendung ist anders und hat ganz spezielle Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Anzahl der Achsen und wirkender Kräfte. Für die korrekte Auslegung der Getriebemotoren stellte die Berechnung der mechanischen Kräfte eine besondere Herausforderung dar. Teilweise musste WEG mit kurzen Vorlaufzeiten spezielle Übersetzungen für die Getriebemotoren entwickeln.

Lösung aus Elektronik und Mechanik

Während die Achsen der servogesteuerten Simulationsplattformen früher jeweils mit einer Leiterplatine in Kombination mit einem Servo-Schneckenradgetriebe gesteuert wurden, wird das System inzwischen mit einem modernen Pacdrive-Motion-Controller in Kombination mit den dazugehörigen Servomotoren umgesetzt.

Auf der mechanischen Seite entschied man sich im Rahmen der Komplettlösung für Kegelstirnradgetriebe von Watt Drive, die aufgrund der sehr speziellen Anwendungsbereiche der Simulatoren teilweise über anwendungsspezifisch entwickelte Übersetzungen verfügen. Zudem sind sie mit passenden Servo-Adaptern ausgestattet, über die die Servo-Motoren einfach an die Getriebemotoren angekoppelt werden. Je nach Anwendung und Anzahl der Achsen kommen zwei, drei oder sechs Getriebemotoren pro Plattform zum Einsatz.

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Getriebe entwickeln, optimieren und verstehen

Die Antriebspakete aus Getriebe- und Servomotor sind in die Steuerungssoftware von MFS integriert. Alle Bewegungen werden über den Motion-Controller gesteuert. Durch die Verbindung der neuen Servomotoren mit Kegelstirnradgetrieben gelang es, die axialen und radialen Belastungsgrenzen zu erweitern sowie die Energieeffizienz zu steigern. Und: Im Vergleich zu hydraulisch angetriebenen Simulatoren arbeiten die elektrodynamischen Plattformen leiser.

„Durch den Einsatz der effizienteren Kegelstirnradgetriebe verringert sich die Leistungsaufnahme und wir können bei gleichen Leistungsanforderungen kleinere Servo-Antriebe einsetzen. Gleichzeitig können die neuen Getriebemotoren bei gleichem Drehmoment höhere Radial- und Axial-Kräfte als die Vorgängermodelle aushalten, sodass wir Dynamik und Belastung der Plattformen steigern konnten“, so Tahon.

Traglast gesteigert

Durch das neue Motion-Konzept erreichen die Systeme Zykluszeiten von 1 ms. Neben den höheren Geschwindigkeiten zeichnen sich die beweglichen Plattformen auch durch eine präzisere Bewegungssteuerung und höhere Tragfähigkeiten aus. So wird derzeit an einer 10 m x 15 m großen Plattform gearbeitet – gigantische Ausmaße für einen Bewegungssimulator. Dank des neuen Antriebskonzepts kann MFS jetzt Systeme konstruieren, die früher so nicht denkbar gewesen wären, zum Beispiel aufgrund des zu tragenden Gewichts. Nun sind Systeme von 5 bis 6 t Traglast möglich. (ud)

* James Jonckers ist Sales Manager BeNeLux bei WEG.

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