Servoaktuatoren

Skalierbare Servoaktuatoren von Wittenstein mit hohem Wirkungsgrad

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Die Servoaktuatoren der Baureihe Premo von Wittenstein Alpha stehen durch ihr modulares Konstruktionsprinzip für applikationsfokussierte Flexibilität, für Leistungsdichte und Produktivität sowie für energieeffizientes Downsizing. Darüber hinaus lässt sich mit der Auslegungssoftware Cymex 5 die individuelle Dimensionierung der Servoaktuatoren optimieren.

Timo Markert und Siegfried Wallauer, beide Produktmanager der Wittenstein alpha GmbH, Igersheim

Inhaltsverzeichnis

1. Abgestufte Leistungsklassen erfüllen individuelle Automatisierungs- und Integrationswünsche
2. Auslegungstool Cymex 5
3. Energie- und Kosteneffizienz im Blick

Optimierung über die Hardware und Optimierung über die Software – der ideale Servoaktuator ist eine duale Lösung aus beidem. Allerdings setzt dies ein clever durchdachtes Konstruktionsprinzip sowie auch ein entsprechend smartes Auslegungstool voraus. Während Premo-Servoaktuatoren im Baukastenprinzip leistungsgerecht skaliert werden können, bietet die multifunktionale Auslegungssoftware Cymex 5 mit der Optimizer-Funktionalität die Möglichkeit, die Leistungsdimensionierung und damit die Baugröße der Servoaktuatoren mit Blick auf ihre Produktivität oder ihre Energieeffizienz zusätzlich individuell zu optimieren – „efficiency engineering“ für die Servoantriebslösung. Die skalierbare Servoaktuatoren-Plattform von Wittenstein Alpha bietet Leistung aus dem Baukasten: Servomotoren mit bis zu 92% Wirkungsgrad und verdrehsteife Präzisionsgetriebe mit bis zu 97% Wirkungsgrad können flexibel zu individuellen Servoaktuatoren konfiguriert werden. Der kupplungsfreie Aufbau sorgt dabei für verkürzte Baulängen mit höchster Leistungsdichte. Das bedeutet hohe Dynamik und Präzision auch in beengten Montagesituationen. Bei der Auslegung fließen antriebstechnische Kenngrößen wie Beschleunigung, Geschwindigkeit, Positioniergenauigkeit und Abtriebsgeometrien ebenso mit ein wie zusätzliche Ausstattungsmerkmale oder unterschiedliche Geberausführungen und Konnektivitätsoptionen bis hin zur digitalen Einkabeltechnologie. Hieraus hat der Antriebsspezialist abgestufte Leistungsklassen abgeleitet.

Abgestufte Leistungsklassen erfüllen individuelle Automatisierungs- und Integrationswünsche

Die beste technologische und anwendungstechnische Performance bietet die Premo XP Line. Die hohen maximalen Abtriebsmomente der Servoaktuatoren bis 450 Nm und ihre besondere Kippsteifigkeit gewährleisten in Werkzeugmaschinen hohe Produktivität und Vielseitigkeit. Diese Leistungsklasse setzt zudem mit ihrer voll digitalen Geber- und Einkabeltechnologie auf digitales Edge-Computing mit Industrie-4.0-Konnektivität. Zusätzlich bietet diese Linie zertifizierte Sicherheit: Die digitalen Rückführsysteme sind sicherheitstechnisch für Applikationen bis SIL2 nach IEC61508 zertifiziert. Die Dynamikklasse TP Line, wie sie beispielsweise in Verpackungsmaschinen eingesetzt wird, erfüllt mit ihrem Verdrehspiel von weniger als einer Winkelminute und ihrer hohen Verdrehsteifigkeit erhöhte Anforderungen an die Präzision beim Positionieren sowie an Dynamik und Kräfte. Die Einstiegsklasse SP Line bietet hinsichtlich Abtriebsmoment und Verdrehspiel hohe anwendungstechnische Effizienz für Holzmaschinen und die Handhabungstechnik – auch in anspruchsvollen Standardapplikationen. Mit ihrer Skalierbarkeit wird die Aktuatorplattform somit unterschiedlichen Leistungs-, Automatisierungs- und Integrationswünschen gerecht.

Auslegungstool Cymex 5

Die modularen Servoaktuatoren bieten schon aufgrund ihrer leistungsfähigen Komponenten und ihrer durchgängigen Modularität eine Performance, wie sie für eine Vielzahl von Antriebsanwendungen wichtig ist. Hinzu kommt eine überzeugende Energieeffizienz, die sich insbesondere aus der – durch den konstruktiven Verzicht auf eine Kupplung – minimierten Massenträgheit sowie der materialsparenden digitalen Einkabeltechnik speist. Unabhängig davon, welche Leistungsklasse am besten zu einer vorgegebenen Aufgabenstellung beispielsweise in einer Biegemaschine, einem Pressenfeeder, einem Fräsportal oder einer Verpackungsmaschine passt – die individuelle Auslegung mit dem Softwaretool Cymex 5 kann zusätzliche Leistungs- oder Downsizingpotenziale erschließen. Die Auslegungssoftware hält neben allen Komponenten des Premo-Baukastens in einer stetig aktualisierten Datenbank auch etwa 14.000 Motorvarianten von über 50 Herstellern, mehr als 8000 verschiedene Getriebe von Wittenstein Alpha sowie über 200 Kombinationen von Linearsystemen des Herstellers für die Dimensionierung von Servoantriebssystemen vor. Die Software bietet die Möglichkeit, die Bedienoberfläche individuell anzupassen und ermöglicht ein intuitives Arbeiten sowohl bei der Dimensionierung einzelner Servoantriebe als auch bei der Auslegung vieler Achsen innerhalb eines Projektes.

Bei der Auslegung einer Motor-Getriebe-Einheit oder eines Aktuators schlägt das Software-Tool – unter Berücksichtigung von Bewegungs- und Lastgrößen, von Strom- und Spannungsgrößen sowie weiterer relevanter Informationen und Anforderungen – eine auf die Applikation zugeschnittene Antriebslösung vor. Im Prototypen der Maschine eingesetzt, erfolgt eine Validierung der Auslegung durch Einlesen von Ist-Kenngrößen des Verfahrprofils in das System. Dadurch lassen sich zum einen erweiterte Auslegungsspielräume identifizieren, die die Leistung des Antriebs und damit die Produktivität der Maschine verbessern können.

Energie- und Kosteneffizienz im Blick

Zum anderen verfügt die Lösung mit dem Optimizer über einen Optimierungsrechner, mit dem sich Downsizing-Potenziale insbesondere bei bereits konfigurierten Maschinen, Achsen und Antriebssträngen aufdecken lassen. Für die energietechnische Optimierung importiert die Software das Drehzahl- sowie Strom- bzw. Drehmomentprofil einer Maschine und bestimmt daraus den energieeffizientesten Servoaktuator für die jeweilige Aufgabenstellung. Gleichzeitig ist es möglich, eine konstruktiv bereits ausgewählte Motor-Getriebe-Einheit ohne Leistungsbeeinträchtigung für die Maschine durch einen energieeffizienteren Servoaktuator in einer kleineren Baugröße zu ersetzen. Dies hilft, Montageplatz einzusparen und in bewegten Maschinenstrukturen das mitfahrende Gewicht und damit die aufzuwendende kinetische Energie zu reduzieren. Schließlich sind kleinere Antriebe in der Regel kostengünstiger in der Anschaffung und die Gesamtkonfiguration dadurch insgesamt wirtschaftlicher. Dies lässt sich an einem konkreten Beispiel nachvollziehen, in dem die Investitionskosten für den Antriebsstrang und die laufenden Betriebskosten durch Downsizing positiv beeinflusst werden konnten. Um bei einem Deltaroboter in einer Verpackungsmaschine den Energieverbrauch zu verringern, wollte der Maschinenbauer bei gleicher Produktivität auf einen platzsparenderen Antrieb mit einem kleineren Servocontroller umsteigen. Ein hochdynamischer Servoaktuator TP Line erwies sich als leistungsäquivalent zu dem deutlich größeren Motor eines Marktbegleiters. Zudem konnte die Stromaufnahme etwa halbiert werden. Dadurch war es möglich, sowohl den Servocontroller als auch das Versorgungsmodul eine Stufe kleiner zu wählen – ein Downsizing, das bei den Beschaffungs- wie auch den Betriebskosten Einsparungen erzielt hat. jg

www.wittenstein.de

Details zu den Premo-Servoaktuatoren von Wittenstein
hier.pro/KCne7

Hannover Messe 2019: Halle 15, Stand F10



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