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Servosystem

Zusätzliche Direktantriebe und Motion Controller nach IEC 61131-3

| Autor/ Redakteur: Manfred Niedoba / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Yaskawa hat das aktuelle Servosystem Sigma-7 um neue Komponenten und Funktionen erweitert, darunter drei neue Direktantriebe sowie ein Servoverstärker mit integriertem Motion Controller nach IEC 61131-3-Standard.

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Mit einer hohen Geber-Auflösung von 24 Bit erfüllen die Sigma-7-Servomotoren in Verbindung mit den Verstärkern hohe Ansprüche an Gleichlauf und Genauigkeit – was auch bei Abfüllanlagen wichtig ist.
Mit einer hohen Geber-Auflösung von 24 Bit erfüllen die Sigma-7-Servomotoren in Verbindung mit den Verstärkern hohe Ansprüche an Gleichlauf und Genauigkeit – was auch bei Abfüllanlagen wichtig ist.
(Bild: ©Alterfalter - stock.adobe.com)

Das Sigma-7-Portfolio von Yaskawa umfasst mit der jüngsten Erweiterung Verstärker und Motoren für 200 V und 400 V in der Leistungsklasse zwischen 50 W und 15 kW. Neu in der Produktpalette sind drei Direktantriebe mit hochauflösendem Geber (absolut oder inkrementell) im Drehmomentbereich von 1,3 Nm bis 240 Nm.

Für Handlinganwendungen geeignet

Durch den 24-Bit Geber werden die Regeleigenschaften gegenüber der Vorgängerserie Sigma-5 noch einmal verbessert. Der Vorteil der Direktantriebe ist der Wegfall von Getrieben, was wiederum Platz spart und die Performance erhöht. Darüber hinaus sind diese Motoren für große Drehmomentstabilität bei hoher Genauigkeit konzipiert. Bei allen Motoren kann die Kabeldurchführung mittig erfolgen. Damit sind sie für Handlinganwendungen aller Art geeignet.

Die neuen Direktantriebe SGM7D, SGM7E und SGM7F sind auf unterschiedliche Einsatzbereiche zugeschnitten:

  • Der außen liegende eisenbehaftete Rotor beim SGM7D gewährleistet bei einem Nennmoment von 1,3 Nm bis 240 Nm ein hohes zulässiges Massenträgheitsmoment für Anwendungen mit großen Lasten bzw. Lastschwankungen.
  • Der innen liegende und damit kompaktere SGM7E mit einem Nennmoment von 4 Nm bis 200 Nm bietet eine höhere Geschwindigkeit bei größter Drehmomentstabilität für Anwendungen mit hoher Bearbeitungsfrequenz.
  • Wo eine niedrige Massenträgheit gefragt ist, bietet der SGM7F als innen liegender eisenloser Rotor durch seine Motorstruktur einen besonders ruhigen und rippelfreien Lauf. Sein Nennmoment liegt bei 2 Nm bis 35 Nm.

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In einigen Anwendungen sind intelligente Einzelantriebe gefragt. Das Servosystem Sigma-7 lässt sich einfach z.B. in Dosier- und Etikettieranwendungen integrieren. Ab sofort steht dafür mit Sigma-7Siec auch eine Variante speziell für den europäischen Markt zur Verfügung. Diese stellt mit der IEC-Entwicklungsoberfläche eine einfache, schnelle und übersichtliche Programmierung nach IEC 61131-3-Standard sicher. Mittels zusätzlicher, standardisierter Protokolle wie Ethernet/IP und Modbus TCP lässt sich das System mit externen E/A’s oder Bedienterminals erweitern.

Modell mit integriertem Controller

Ebenfalls marktreif verfügbar ist das Doppelachs-Modell Sigma-7C mit integriertem Controller. Weil keine separate Steuerung notwendig ist, lässt sich die Komponente kompakter auslegen – und damit Platz im Schaltschrank oder der Anlage einsparen. Zudem wird kein Buskabel zwischen Controller und Servoverstärker benötigt. Gegenüber herkömmlichen Lösungen können so bis zu 16 % der Fläche im Schaltschrank eingespart werden und auch der Verdrahtungsaufwand ist entsprechend gering. Über Mechatrolink-III lassen sich zudem neben den bestehenden zwei Achsen bis zu vier weitere externe Achsen über den integrierten Controller steuern bzw. synchronisieren.

In Bezug auf die Reaktionsgeschwindigkeit bietet der integrierte Controller wesentliche Vorteile: Die Kombination mit zwei internen Achsen verringern die Befehls-/Reaktionsverzögerung auf ein Minimum. Darüber hinaus bietet das System eine Drehzahlregler-Bandbreite von 3,1 kHz im Antrieb, was höhere Maschinendurchsätze erlaubt. Zudem benötigt das System keine steuerungsspezifische Batterie, wodurch die Wartung vereinfacht wird.

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Erweiterte Sicherheitsfunktionen

Parallel zu der jüngsten Erweiterung bietet das Servosystem auch erweiterte Sicherheitsfunktionen und erfüllt die Anforderungen gemäß EN IEC 61508 SIL 3 und PL-e. Die STO-Funktion (Safe Torque Off / Sicher abgeschaltetes Moment) ist standardmäßig in alle Servoverstärker der Serie integriert. Für erhöhte Anforderungen sind die Sicherheitsfunktionen SS1, SS2 und SLS als optionales Modul für verschiedene Sigma-7-Modelle verfügbar.

Auch die neuen Komponenten und Funktionen unterstützen den Anspruch der Servoantriebsreihe Sigma-7, eine konsequent einfache und entsprechend schnelle Inbetriebnahme ebenso zu gewährleisten wie einen maximalen Maschinenausstoß bei hoher Präzision.

Abnehmbare Stecker nach europäischem Standard ermöglichen eine einfache und komfortable Verdrahtung. Auch eine direkte Verdrahtung von Gerät zu Gerät, eine sogenannte Daisy-Chain-Verdrahtung ist realisierbar. Das buchförmige Gehäuse unterstützt die lückenlose Side-by-Side-Montage mehrerer Verstärker auf kleinem Raum. Dadurch ist eine hohe Leistungsdichte im Schaltschrank realisierbar.

Kompakte Sigma-7-Servomotoren

Auch bei den Motoren bietet Sigma-7 entscheidende Vorteile gegenüber vergleichbaren Vorgängermodellen. Sie zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Effizienz aus: Bei gleicher Leistung sind Sigma-7-Servomotoren in der Länge um bis zu 20 % kleiner und erwärmen sich signifikant weniger. Ihre extrem hohe Geber-Auflösung von 24 bit ist bis zu 16-fach höher als bei herkömmlichen Lösungen. Damit erfüllen die Servomotoren in Verbindung mit den Verstärkern hohe Ansprüche an Gleichlauf und Genauigkeit. (sh)

Hannover Messe 2018: Halle 17, Stand B24

* Manfred Niedoba ist Produktmanager in der Drives & Motion Division bei der Yaskawa Europe GmbH.

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