Servoantrieb Servoantriebe weiter im Aufwind

Autor: Ute Drescher

Fast jeder zweite Maschinenbauer setzt Servoantriebe ein — Tendenz steigend. Diesen Trend spiegelt auch die große Zahl an Neuvorstellungen auf der SPS IPC Drives 2015.

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(Bild: Siegi - Fotolia)

Der Markt für Servoantriebe wächst weiter. „Knapp zwei von drei Maschinenbauern rechnen in Zukunft mit einem steigenden Bedarf“, sagt Michaela Rothhöft. Die Dipl.-Betriebswirtin ist wissenschaftliche Mitarbeiterin der Fachhochschule Südwestfalen und führt in regelmäßigen Abständen (2003, 2007 und 2011) freiberuflich eine unabhängige Studie durch. Im Januar/Februar 2015 gaben erneut deutschlandweit 249 Maschinenbauer und Ingenieurbüros Auskunft über Kaufverhalten, technische Anforderungen und zukünftige Entwicklungen zum Thema Servoantriebe. „Große Trends bestehen in diesem Markt im verstärkten Einsatz ethernetbasierter, auch sicherer Protokolle sowie der Integration unterschiedlicher Sicherheitsfunktionen in den Servoantriebe“, fasst Rothhöft die aktuellen Ergebnisse zusammen.

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Die Nachfrage nach dieser Antriebsart ist in den vergangenen Jahren immer weiter gestiegen. Während 2003 lediglich 24 % der Maschinenbauer 200 und mehr Servoantriebe im Jahr benötigten, sind es heute bereits 41 %. Im Verpackungsmaschinenbau erwerben 37 % sogar mehr als 500 Servoantriebe jährlich. Zukünftig möchten dabei immer mehr Maschinenbauer ihre Gesamtbewegungslösung (Motion Control) entweder nur dezentral oder sowohl zentral als auch dezentral realisieren. Während derzeit noch 61% Teilnehmer diese ausschließlich zentral in der Steuerung lösen, erwarten dies demnächst nur noch 48 %.

Bekanntester Hersteller für Servoantriebe ist nach wie vor Siemens mit 83%. In den letzten Jahren hat aber SEW von 32 % 2003 auf heute 54 % beim Bekanntheitsgrad stark aufgeholt. Zudem etablieren sich traditionelle Steuerungshersteller wie z.B. B & R, Beckhoff und Rockwell zunehmend in diesem Markt. „Heute zählt das Argument „alles aus einer Hand“ deutlich häufiger als Kaufgrund als noch vor 12 Jahren“ überrascht es Rothhöfer daher wenig. Aber auch die Erfüllung technischer Anforderungen, wie z.B. die Baugröße, seien von steigender Bedeutung.

Antriebe: Fit für Industrie 4.0

Auffallend viele Neu- und Weiterentwicklungen in der Servoantriebstechnik waren in diesem Jahr auf der SPS IPC Drives zu sehen. In Nürnberg ging es vor allem darum, wie gut sich die Antriebe in die Automatisierungskonzepte der Digitalisierung sowie Industrie 4.0 einbinden lassen.

So präsentierte u.a. Siemens ein neues flexibles Servoantriebssystem für anspruchsvolle Anwendungen als Highlight auf dem Messestand. Die durchgängige Einbindung dieses Antriebssystems in das Totally Integrated Automation (TIA)-Konzept des Konzerns macht einfaches Projektieren und Inbetriebnehmen möglich, vorkonfektionierte Motion-Connect Signal- und Leistungsleitungen schaffen eine unkomplizierte und fehlerfreie Verbindung. „Ein weiterer Schritt in Richtung Digitalisierung“, wie Christoph Kühner, Produktmanager bei Siemens, erklärt. Durch die elektronischen Typenschilder der Komponenten und die Anbindung der Motoren über die System schnittstelle Drive-Cliq lässt sich das System schnell in Betrieb nehmen.

Siemens: Servogetriebemotor und Umrichter aufeinander abgestimmt

Der kompakte Servogetriebemotor Simotics S-1FG1 zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und ein geringes Verdrehspiel für dynamische und präzise Bewegungsabläufe aus. Verfügbar ist Simotics S-1FG1 in den Ausführungen Stirnrad-, Flach-, Kegelrad-und Stirnradschneckengetriebe–je nach Getriebeart und Baugröße in bis zu 25 Übersetzungen. Die Schrägverzahnung der Zahnräder verleiht den Getrieben eine hohe Laufruhe und reduziert die Geräuschentwicklung. Das in die Motorwelle eingesteckte Ritzel ermöglicht durch seinen kleinen Durchmesser ein hohes Übersetzungsverhältnis in der ersten Getriebestufe. Damit können teilweise zweistufige anstatt dreistufige Getriebe eingesetzt werden.

Das Umrichtersystem Sinamics S120 ist aufgrund seiner umfangreichen integrierten Funktionalität und der skalierbaren Achszahl für eine Vielzahl anspruchsvoller Motion Control-Anwendungen einsetzbar. Durch performante Einzel-und koordinierte Mehrachsantriebe mit Vektor-oder Servoregelung können maßgeschneiderteLösungen für mehr Produktivität und Flexibilität realisiert werden.

Nord Drive Systems: Wartungsarme, dezentrale Antriebselektronik

Die Eingliederung in vernetzte Kommunikationsstrukturen, eine effiziente Datenverarbeitung sowie flexible, modulare und dezentrale Konzepte sind die wichtigsten Anforderungen, die Antriebe in Zukunft erfüllen müssen, ist man sich bei Nord Drivesystems sicher. Daher bietet das Unternehmen wartungsarme, dezentrale Antriebselektronik für Synchron- und Asynchronmotoren bis 22 kW. Mit ihren leistungsfähigen Prozessoren und der integrierten SPS können die Frequenzumrichter komplexe Abläufe ausführen, autark auf Prozessbedingungen reagieren und selbst Störungen beheben.

Die Umrichter-SPS verarbeitet die Daten angeschlossener Sensoren und Aktoren und übermittelt Antriebs- und Anwendungsdaten in hoher Qualität an den Leitstand sowie an andere vernetzte Komponenten. Antriebe können für bestimmte Aufgaben Verbünde bilden und sich zum Beispiel für Drehzahl- oder Lagegleichlauf synchronisieren. Hunderte typische Funktionen, darunter die Motion-Control-Module der PLCopen, sind als Parametersätze hinterlegt und können bei der Applikationsentwicklung einfach übernommen werden. Motoren und Getriebe fertigt Nord ebenso wie die Frequenzumrichter selbst. Die Antriebssysteme für komplette Anlagen liefert der international vertretene Hersteller fertig montiert und auf Wunsch vorparametriert und mit standardisierten steckbaren Kabelverbindungen (1 x Leistung, 1 x Daten) für eine zeitsparende Inbetriebnahme.

Rexroth: Mit Open Core-Schnittestelle den Antrieb selber programmieren

Noch einen Schritt weiter geht Bosch Rexroth. Mit der Technologieschnittstelle Open Core Interface for Drives können Maschinenhersteller jetzt individuelle Anwendungsprogramme für die Rexroth-Servoantriebe Indradrive in IT-Hochsprachen programmieren und diese auch auf externen Geräten mit dem Betriebssystem Linux ablegen.

Zusätzlich zur SPS-basierten Automatisierung nach IEC 61131-3 öffnet Rexroth mit Open Core Interface for Drives die Firmware der Indradrive-Antriebe für IT-Programmiersprachen und Betriebssysteme. Zu den bisher schon unterstützten Betriebssystemen Windows, iOS, Android und Windows Phone können Anwender die individuellen Steuerungsprogramme auch auf dem Betriebssystem Linux einsetzen. Das senkt die Systemkosten und erhöht die Zukunftssicherheit, „denn Anwender sind bei Open Source-Betriebssystemen unabhängig von den Entscheidungen einzelner Hersteller, die ihre Produkte abkündigen und den Service einstellen können“, erklärt Michael Beier, Produktmanager Electric Drives bei Rexroth.

Linux ist transparent, stabil und flexibel erweiterbar. Diese Vorteile ergänzt Rexroth durch Open Core Interface for Drives. Anwender programmieren zum Beispiel einfach in der bei Linux gewohnten Entwicklungsumgebung Eclipse mit C/C++ oder Java die gewünschte Inbetriebnahmesoftware, die parallel zur SPS auf die Indradrive-Antriebe zugreifen kann. Die Kommunikation zwischen Linux-PC und beliebigen Antrieben erfolgt über Standard Ethernet mit dem Sercos Internet Protokoll S/IP. Neben der Verwendung von Komfortfunktionen (wie zum Beispiel Move Relative) ist somit auch das standardisierte Lesen und Schreiben von Geräteparametern möglich. (ud)

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Ute Drescher

Chefredakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht