Einsparpotenziale durch dezentrale Antriebssysteme von Kollmorgen

Technische Vorteile durch sinkende Komplexität

Für die Anschlusstechnik der IP67-Geräte der Servoregler-Reihe setzt das Unternehmen ein 11 mm dünnes Hybridkabel ein, das die Versorgung über ein zentrales Einspeisemodul im Schaltschrank sicherstellt. Ebenfalls mit nur einem Kabel lassen sich die dezentral in einer Maschine platzierten Einzelregler per DC-Verbund ohne weitere Einspeisung miteinander verbinden – Kommunikation inklusive. Die Einspeisemodule AKD-C verfügen über zwei Strings, an die sich jeweils bis zu acht Servoregler mit einer Leistung bis je 5 kW anschließen lassen. Safe Torque Off als Gruppen- oder Einzelabschaltung gehört zum Serienumfang und wird ebenfalls über das Hybridkabel geführt. Ebenfalls nur ein Kabel ist ausreichend zwischen dem dezentralen Servoregler und seinem angeschlossenen Motor. Dank einer neuen Einkabelanschlusstechnik sind nicht mehr zwei Leitungen notwendig. Weil dezentrale Servotechnik gerade dann zum Einsatz kommt, wenn komplexe und positionsgenaue Bewegungen gefragt sind, finden sie sich häufig wieder als Teil von Positionier- und Handlingssystemen. Hieraus folgt, dass jede Leitung auch Platz in einer Schleppkette oder in einem Kabelkanal beansprucht.

Dezentrale Antriebstechnik als Hybridlösung

Eine zweite Möglichkeit, um Antriebe dezentral in einer Anlage zu platzieren, bieten integrierte Lösungen. Hierbei handelt es sich um Einheiten aus Motor und Servoumrichter, die ohne gesonderte Leitungsverbindung dazwischen zum Einsatz kommt. Dieser Vorteil bringt allerdings auch Nachteile mit sich. Hybride Ansätze werfen bei der Auslegung der Antriebe immer die Frage auf, wie hoch das Derating ausfällt. Ein Wechselrichter reduziert seine Leistung, je höher die Umgebungstemperatur wird. Damit schützt sich das Bauteil selbst vor Überhitzung. Dieser Zusammenhang sorgt dafür, dass Motoren größer als notwendig ausgelegt werden müssen. Fördern 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. 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. Zudem sind integrierte Kombinationen meist fokussiert auf einen Motorentyp, was die optimale Auslegung in einer Applikation limitiert, zumal die Einheiten durch ihren Aufbau weniger flexibel im Einbau sind. Weil sich die Servoregler mit jedem Servomotor sowie rotativen und linearen Direktantrieben verbinden lassen, sind die Designfreiheiten bei Performance und Leistung sehr gut.

Zur Verdeutlichung der Zusammenhänge ein Beispiel für den Einsatz von Servoantriebstechnik in der Lebensmittelverarbeitung. Lässt sich das Schneiden von Wurst und Käse als Hauptaufgabe eines sogenannten Slicers bezeichnen, so dient das nachgeschaltete Abführband dem Materialfluss. Die hochdynamische Einzelachse des Bandantriebs mit ihrer Motion-Control-Funktionalität muss in die zentrale Lösung integriert werden. Der Antrieb des Slicers braucht eine Leistung, die sich dezentral nicht realisieren lässt. Dieser Aspekt macht deutlich, dass es nicht um eine Antwort 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. Die Reihe AKD-N basiert z.B. bewusst auf der „zentralen“ AKD-Plattform. Es gilt Technik zu Einsatz zu bringen, die in puncto Performance zur jeweiligen Aufgabe passt, die aber auch übergreifend betrachtet mit anderen Akteuren kombinierbar ist. jg

Details zu den AKD-Servoverstärkern von Kollmorgen