Standardisierte Geräteplattform

Zentral oder dezentral?

Mit dezentraler Servotechnik lassen sich im Maschinen- und Anlagenbau Einsparungen bei der Installation erzielen. Weitere Vorteile sind reduzierte Wärmelasten im Schaltschrank und eine übersichtlichere Antriebsarchitektur. Lässt sich hieraus der Rückschluss ziehen, dass dezentral im Prozess platzierte Servoumrichter die bessere Technik sind?

Mehr Ordnung im Kabelsalat: Sind Servoantriebsregler in unmittelbarere Nähe zu den Motoren im Einsatz, kann die aufwändige Sternverdrahtung aus einem zentralen Schaltschrank heraus entfallen. Die Installation wird übersichtlicher.

Es scheint wie so oft: Die Frage nach A oder B wird mit C beantwortet. Ähnlich gestalten sich die Diskussionen über die dezentrale und zentrale Servotechnik im Maschinenbau – und die damit verbundene Frage nach dem richtigen System. Welche Architektur ist aus kaufmännischer wie technischer Sicht die Beste für welche Applikation? Wenn die Antwort auch hier C lautet, geht es um Mischarchitekturen und das Nebeneinander beider Systeme. Spätestens jetzt wird der Ruf nach Integration laut. In diesem Fall lassen sich beide Welten am einfachsten miteinander verbinden, wenn die Grundgesamtheit an Eigenschaften möglichst groß ist. Standardisierte Geräteplattformen sind daher der richtige Weg.

Eine Möglichkeit, um Antriebe dezentral in einer Anlage zu platzieren, bieten integrierte Lösungen. Dabei handelt es sich um Einheiten aus Motor und Servoumrichter ohne gesonderte Leitungsverbindung. Dieser Vorteil bringt in der Praxis aber auch Nachteile. Hybride Ansätze – die so genannten «Huckepack-Lösungen» – werfen bei der Auslegung der Antriebe immer die Frage auf, wie hoch das Derating ausfällt. Hierbei ist zu wissen, dass ein Wechselrichter seine Leistung desto mehr reduziert, je höher die Umgebungstemperatur steigt. Damit schützt sich das Bauteil vor Überhitzung. Dieser Zusammenhang sorgt in der Praxis dafür, dass Motoren größer als notwendig ausgelegt werden. Dabei zählt dann weniger die tatsächlich notwendige Leistung als vielmehr die wirklich gelieferte Leistung innerhalb der für die Elektronik verträglichen Temperaturgrenzen.

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Besseres Wärmeverhalten

Fördern typische Servoantriebsaufgaben wie das schnelle Beschleunigen und Abbremsen beim Positionieren die Verlustleistung, kann die dabei entstehende Wärme zu einem Problem bei der Auslegung hybrider Lösungen werden. Die Einheiten bekommen Probleme, die Wärme effektiv abzugeben. Das räumlich getrennte Nebeneinander weist an dieser Stelle das bessere Wärmeverhalten auf und verhindert damit das konstruktiv bedingte Derating. Dieser Effekt schafft die Grundlage für kleinere Motorenleistungen in Verbindung mit besserer Energieeffizienz. Darüber hinaus sind integrierte Kombinationen meist fokussiert auf einen Motorentyp, was die optimale Auslegung in einer Applikation limitiert, zumal diese Einheiten durch ihren Aufbau auch weniger flexibel im Einbau sind. Weil sich die dezentralen Servoregler von Kollmorgen mit jedem Servomotor sowie rotativem und linearem Direktantrieb verbinden lassen, sind die Designfreiheiten bei Performance und Leistung sehr gut.

Es geht um die Wurst

Zum Einsatz kommt die Servoantriebstechnik zum Beispiel in der Lebensmittelverarbeitung: Lässt sich das Schneiden von Wurst und Käse als Hauptaufgabe eines so genannten Slicers bezeichnen, so dient das nachgeschaltete Abführband dem Materialfluss. Weil es bei diesem Prozess nicht ausschließlich darum geht, einen Wurststapel von A nach B zu bringen, sondern diesen beim Transportieren auch noch in Schindeln zu portionieren, wird die Bedeutung der Servotechnik als Positionierantrieb an dieser Stelle deutlich. Klar wird auch, dass es sich bei diesem Bandantrieb um eine zwar hochdynamische, aber immer noch um eine Einzelachse handelt. Spätestens hier taucht die Frage auf, wie sich diese Antriebsachse mit ihrer ausgeklügelten Motion Control Funktionalität vernünftig in den Maschinenverbund mit nach wie vor nötigen zentralen Lösungen integrieren lässt. Der Antrieb des Slicers stellt dafür ein gutes Beispiel dar, weil er eine Leistung braucht, die sich dezentral nicht realisieren lässt. Dieser Aspekt macht deutlich, dass es nicht darum geht, welche Antriebe die Aufgabe von ihrer Performance her am besten bewältigen. Sie können es alle gut. Die Aufgabe auf Herstellerseite besteht vielmehr darin, Produkte unterschiedlicher Welten zu harmonisieren. ee

SPS IPC Drives Halle 3a, Stand 230

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