26.03.2020

Zugeschnittene Klein- und Kleinstantriebssysteme aus dem Baukasten

Plattform für den passenden Antrieb

Vor drei Jahren haben Koco Motion und Adlos erstmals die Plattform KannMotion vorgestellt. Jetzt haben die Kooperationspartner den aus Schrittmotor, integrierter Steuerung und Encoder bestehenden Antrieb weiterentwickelt - sowohl auf Seite der Hardware als auch bei der Software. Zudem unterstützt bei der zweiten Generation ein komplett überarbeitetes Bedientool den Anwender bei der Integration.


Koco Motion und Adlos haben die zweite Generation der Antriebsplattform KannMotion präsentiert.
Bild: Koco Motion GmbH

Die KannMotion-Plattform ist flexibel, wenn es um die Anpassung der zugedachten Applikation geht. "Mit diesen Optionen können unsere Kunden ihre Total Cost of Ownership reduzieren", sagt Adlos-Geschäftsführer Thomas Vogt. "Sie erhalten genau die Features, die sie für ihre Anwendung benötigen", fügt Olaf Kämmerling, Geschäftsführer von Koco Motion, hinzu.

Die Plattform als Basis

Der aus einem Schrittmotor mit integriertem Encoder und einer direkt angebauten Steuerung bestehende Antrieb ist als geschlossener Regelkreis konzipiert. Als Closed-Loop-Antrieb ist er einfach aufgebaut und voll programmierbar. Die individuellen Anpassungen der Hard- und Software für Kundenprojekte basieren typischerweise auf 80 Prozent Standardbausteinen, die nach dem Baukastenprinzip zusammengestellt werden. Das kompakte Antriebssystem arbeitet auch im Dauerlauf zuverlässig wie ein Servomotor und lässt sich über Befehle oder Ablaufprogramme programmieren. KannMotion-Antriebe gibt es in den Flanschgrößen Nema 11, 14, 17, 23, 24 und 34 mit Drehmomenten von 0,05 bis 12Nm. Die Versorgungsspannung ist von 12 bis 48V gegeben und der Phasenstrom kann bis maximal 10A betragen. Einsatzgebiete finden sich überall dort, wo Positionieraufgaben, geregelter Dauerlauf oder ein programmierter Bewegungsablauf benötigt werden.

Summe aller Komponenten

Durch die Reduzierung der Komponenten verringern sich Montageaufwand, das dabei entstehende Fehlerpotential und der Verschleiß. Durch den Wegfall des Getriebes fällt auch der Geräuschpegel kleiner aus. Der Wirkungsgrad ist um 30 bis 50 Prozent höher als bei einem konventionellen DC-Getriebemotor-Antriebssystem. Der KannMotion-Antrieb hat zudem geringe Abmessungen, weil die kompakte Steuerung direkt auf dem Antrieb sitzt und der Encoder bereits integriert ist. Über die Einstellung des Stroms lässt sich das abgegebene Drehmoment anpassen. Hier ist ein Klemmschutz gemäß Maschinenrichtlinie gegeben, so dass beim Schließen von z. B. einer Klappe keine Verletzungsgefahr besteht. Ein technischer Defekt bei Manipulation oder Fehlbedienung des Antriebs ist durch den Wegfall des Getriebes ausgeschlossen. Der Antrieb lässt sich einfach zurückdrehen. Das Rastmoment vom Motor ist sehr niedrig und Komponenten werden nicht belastet. Auch die Fehlersuche im Fall eines Defekts sei sehr einfach. "Weil das Produkt alle Funktionen vereint, kann ein Fehler auch nur am Produkt selbst entstehen", sagt Kämmerling. "Fehler durch Anbauteile, Verkabelung oder falsche Anschlüsse beispielsweise gibt es erst gar nicht." Im Falle eines Fehlers kann der Motor einfach Plug&Play ausgetauscht werden.

Auslegung der Antriebseinheit

Wie muss man sich die Auslegung solch einer Antriebseinheit vorstellen? "Die Integration eines Motors in ein neues Produkt erscheint im ersten Augenblick recht simpel", beschreibt Kämmerling das Prozedere. "Der Motor soll eine spezifische Dreh- oder Linearbewegung ausführen. Diese erzeugte Bewegung ist das Herz des Antriebs. An diesem Punkt kommt unser Know-how dazu: Die Auswahl des richtigen Antriebs mit der passenden Ansteuerelektronik." Zur Spezifikation der Anforderungen müssen die Kunden zunächst einige W-Fragen beantworten:

  • • Wann soll sich der Motor drehen?
  • • Welche Geschwindigkeit wird benötigt?
  • • Welches Drehmoment bzw. welche Kraft?
  • • Welche Motortechnik ist gewünscht?
  • • Welche Adaption an die Motorwelle?
  • • Wie soll der Antrieb befestigt werden?
  • • Welcher Bauraum steht zur Verfügung?
  • • Wie wird der Antrieb angesteuert?
  • • Welche Umweltbedingungen herrschen vor?
  • • Welche Lebensdauer wird vorausgesetzt?

Daraus ergeben sich stets zwei Möglichkeiten: "Die Auswahl eines Motors aus dem Katalog oder die kundenspezifische Anpassung", sagt Thomas Vogt. In vielen Fällen kann ein Standardantrieb eingesetzt werden. Dann sind gegebenenfalls Nacharbeiten durch den Anwender notwendig, z.B. Stecker, Kabel, Abgangswelle oder Bauraum adaptieren. Wird der Motor applikationsspezifisch angepasst, lassen sich Lebensdauer, Erwärmung oder Effizienz positiv beeinflussen. Der Schlüssel zum Erfolg ist ein frühzeitiger Austausch mit dem Anbieter und ein realistischer Zeitplan. Es erfolgt die Auswahl des Motors, der gegebenenfalls anzupassen ist. Die Motortechnik gibt die Ansteuerungsart vor. Darauf ausgerichtet wird das Bewegungsprofil beschrieben und initiiert. Weitere Funktionen oder Komponenten wie zusätzliche Peripheriegeräte, Anzeige- oder Steuerelemente werden dann ganz einfach hinzugefügt - wie Bausteine. KannMotion ist auch für die Kommunikation in der smarten Fabrik ausgelegt. Der Antrieb verfügt über CANopen sowie RS485- und RS232-Schnittstellen. Zudem können die Antriebe mit DIO gesteuert werden. Weitere Schnittstellen sind auf Kundenwunsch ebenfalls umsetzbar. "Leider können wir aufgrund von Geheimhaltungsvereinbarungen nicht viele konkrete Anwendungsfälle beschreiben", so Vogt. Aber die Applikationsvielfalt reiche vom Gemüseschäler, über Vakuumgreifer, Formatverstellung, Blutpumpen oder Schweißroboter.

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Beispiele aus dem Anwendungsspektrum

Für sein bisheriges Antriebssystem zur Klappensteuerung für eine Verkaufstheke von Backwaren benötigte ein Kunde bisher folgende Komponenten, die er von unterschiedlichen Firmen beziehen musste: Steuerung, Endstufe, Bedienelemente, Sensorik, Kollisionsschutz, Getriebe, DC Motor und Verkabelung. "All diese Komponenten sind jetzt in unserem Antrieb integriert", betont Vogt. "Der Anwender spart Planungsaufwand sowie Recherche und reduziert die Variantenvielfalt. Er bekommt alles aus einer Hand mit hoher Planungssicherheit". Ein zweites Beispiel verdeutlicht die große Flexibilität der Plattform: Der Anwender steuert in einem Vibraphon zwei Motoren, die synchron drehen müssen. Die Drehzahl soll variabel 10 bis 400U/min betragen. Beim Abschalten des Gerätes soll der Motor eine feste Stellung einnehmen. Passend zu diesen Vorgaben haben Koco Motion und Adlos die Antriebsplattform ausgelegt: "Um Bauraum und Kosten zu sparen, haben wir die Steuerung um die Schalter und Anschlüsse für den Fußschalter erweitert", beschreibt Olaf Kämmerling die Anpassung. "Zudem haben wir eine Drehzahlanzeige und ein Potentiometer integriert. Wir haben also die Verkabelung und die komplette Steuerung unseres Kunden in KannMotion integriert." "Unterm Strich ist es immer wichtig, was der Kunden bezahlen möchte für den direkten Zuschnitt des Antriebs auf die Funktionen, die er zu realisieren hat. Hierbei spielen nicht nur die Anzahl der Komponenten oder ihre Preise eine Rolle, sondern auch Montage-, Wartungs- oder Reparaturkosten sind ausschlaggebend", führt der Koco-Motion-Geschäftsführer weiter aus. "Leider schauen Anwender noch zu sehr auf den Preis des Antriebs selbst und nicht auf die Gesamtkosten."

Antrieb der zweiten Generation

Seit rund einem halben Jahr ist die zweite KannMotion-Generation auf dem Markt. Verbesserungen wurden bei Mechanik und Elektronik sowie in der Software realisiert. Ein komplett überarbeitetes Tool, der KannMotion Manager, unterstützt den Anwender bei der Integration. "Die größte Änderung ist die Art der Programmierung", sagt Vogt. "Schnellere Reaktionszeiten sowie flexible und eine möglichst breit einsetzbare Firmware waren das Ziel. Nun haben wir eine Entwicklungsumgebung geschaffen, mit der Anwender ihre Applikationen im objektorientierten Flow Chart Editor oder im C Code umsetzten kann."

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