Bei Elektromotoren tut sich einiges: Die Neuheiten reichen von günstigen Schrittmotor-Endstufen, die Automatisierungsaufgaben erleichtern, über neue Servomotoren und Asynchronmotoren bis hin zur Integration von Künstlicher Intelligenz für die einfache Wartung.

Eine Anschlagkante in der Breite verstellen oder einen Monitor in der Höhe: Für tausende solcher einfachen Automatisierungsaufgaben sind speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) häufig überdimensioniert. Die Alternative sind die Schrittmotor-Endstufen D7, D8 und D9 der Serie Dryve von Igus. Sie zeichnen sich unter anderem durch eine leichte Bedienbarkeit ebenso wie einen vibrationsarmen Motorlauf aus. Gleichzeitig sind die Endstufen ab einem Preis von 70 € direkt ab Lager lieferbar.

Um Anwender dabei zu unterstützen, Installationszeit einzusparen, hat Igus auf eine schnelle Inbetriebnahme der Steuerung Wert gelegt. Nutzer müssen lediglich Spannungsquelle, Steuersignale und den Motor an die Endstufe anschließen. Im sogenannten JOG-Betriebsmodus sorgt dann ein Signal, ausgelöst über einen angeschlossenen Taster, für den Linkslauf und ein zweites Signal für den Rechtslauf des Motors. Der Motorstrom und die Drehzahl der Endstufe lassen sich über acht Mikroschalter am Gehäuse einstellen, ähnlich wie bei einer Zeitschaltuhr. Ohne Software, ohne Werkzeuge. Vordefinierte Motordrehzahlen zwischen 1 und 500 min-1 sind, abhängig von der Endstufenvariante, möglich.

Damit Konstrukteure die Endstufe bereits in der Planungsphase ohne Reibungsverluste in größere Systeme integrieren können, bietet Igus zu den Endstufen auch E-Plan Makros zum Download an. Anwender der Planungssoftware Eplan können das Makro importieren und Schaltpläne virtuell planen.

Kollmorgen hat die gehäuselosen Servomotoren der TBM2G-Serie angekündigt. Diese Motoren sollen die Konstruktion von Robotern mit geringem Gelenkgewicht, hoher Tragfähigkeit, guter Energieeffizienz, reduziertem thermischen Eintrag und dynamischen Bewegungen ermöglichen. In der Regel liefern gehäuselose Drehmomentmotoren ihre beste Leistung bei niedriger Drehzahl. Aufgrund neuer Wicklungen und Materialien liefern die neuen Servomotoren konstant zuverlässige Leistung, Drehmomente und Effizienz über einen großen Drehzahlbereich hinweg, so der Anbieter. Darüber hinaus gilt für diese Servomotoren die Größenbeschränkung nicht, mit der Ingenieure oft konfrontiert werden, wenn handelsübliche Dehnungswellengetriebe (Harmonic Drive Getriebe) zum Einsatz kommen. Die Motoren der neuen TBM2G-Serie sind so bemessen, dass sie zu den verfügbaren Hohlwellen-Getrieben passen.

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Die TBM2G-Serie ist in sieben Baugrößen mit jeweils drei Baulängen erhältlich. Die insgesamt 21 Standardmotoren lassen sich direkt in Robotergelenke integrieren. Typische Anwendungen sind kollaborierende Roboter im Bereich von 3 kg bis 15 kg und mehr, die mit 48 VDC betrieben werden. Die Motoren sind für hohe Drehzahlen ausgelegt, ohne die 80°C-Grenze zu überschreiten. Sie ist in der Regel erforderlich, um in der Nähe von Cobots arbeitende Personen zu schützen und die Beschädigung von Schmiermitteln und elektronischen Komponenten zu verhindern. Zudem sind die Motoren mit Optionen für Temperatursensoren erhältlich, um die Anforderungen von AntrieBen und Steuerungssystemen im Cobot-Markt zu erfüllen.

Konstruktive Freiheiten der Gehäuselosen

Ben Buchele stellt einen robusten, wartungsarmen Drehstromasynchronmotor vor, dessen stabile Graugussausführung rauen Umgebungsbedingungen wie Salzwasser, salzhaltige Luft und extremen Temperaturen von -35 °C bis 50 °C standhält. Je nach Anforderung kann der Motor ohne Lüfter, mit Eigenlüfter oder mit Fremdlüfter für die Betriebsarten S1 (Dauerbetrieb), S2 oder S3 (beide Kurzzeitbetrieb) ausgelegt werden und bedient Leistungen von 50 bis 200 kW.

Eine Besonderheit ist die integrierte elektromagnetische Federdruckbremse mit 3.300 Nm Bremskraft, die z. B. für Anker- und Mooringwinden auf großen Schiffen und in Häfen interessant ist. Diese benötigen einen leistungsfähigen E-Motor, der auch über eine sichere Bremsfunktion verfügt, um den Anker festzuhalten. Bei der Mooringwinde hält der Motor über die Bremsfunktion die Taue, mit denen das Schiff an der Kaimauer befestigt ist. Auch bei Krananlagen oder Transportbändern in Ex-Bereichen ist die Bremsfunktion ein unterstützendes Sicherheits-Tool, so Ben Buchele.

Außergewöhnlich ist bei dieser Baugröße 280 die Kombination einzelner Anforderungen: Der ex-geschützte Motor erfüllt Schutzarten von IP56 bis hin zu IP68, ist druckfest gekapselt und besitzt eine Bremse. In dieser Kombination – Leistung, Schutzart, Ex-Bereich, Temperaturklasse und integrierte Bremsfunktion – gibt es keinen vergleichbaren Motor auf dem Markt, so der Anbieter.

Mit dem Argodrive bietet EBM-Papst Herstellern von FTF eine Antriebslösung für omnidirektionale Beweglichkeit. Das Fahr-Lenk-System (FLS) Argodrive vereint die Funktionen Vortrieb, Bremsen und Lenkung in einer Baugruppe. Das Antriebssystem besteht aus Motoren, speziellem Getriebe, omnidirektionaler Lenkung, Sensorik und industrietauglichen, robust ausgeführten Anschlusssteckern. Zwei integrierte Motoren tragen durch ein Überlagerungsgetriebe je nach Anforderung zum Lenken, Beschleunigen, Fahren oder Bremsen bei. Der unendliche Lenkwinkel ermöglicht eine platzsparende Flächenbeweglichkeit auf Fahrzeugebene. Die Antriebslösung ist selbst für große Lasten und bei Steigungen einsetzbar. Mit vier Argodrive Fahr-Lenk-Systemen von EBM-Papst ist die Bewegung von Fahrzeugen mit einem Gesamtgewicht von bis zu 2 t möglich.

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Über die standardisierte Schnittstellen lassen sich die einzelnen Antriebsmodule zusammensetzen. Ähnlich einem Baukasten, ist es möglich, den Motor mit der passenden Leistung, Planeten-, Stirnrad- oder Winkelgetriebe, Bremse, Encoder und Elektronik in kürzester Zeit online zusammenzustellen.

Was Innen- von Außenläufermotoren unterscheidet

Künstliche Intelligenz (KI) hilft Unternehmen, gezielte Wartungsentscheidungen für ihre Servoantriebe zu treffen. Die KI nutzt fundierte Prognosemodelle, Echtzeitdaten und Anlagentrends und ermöglicht eine Wartung genau zum richtigen Zeitpunkt – bevor es zu Ausfällen kommt, aber nur dann, wenn es auch nötig ist. Mitsubishi Electric sammelt bereits seit der Entwicklung seiner ersten digitalen Servoverstärker im Jahr 1987 Betriebsdaten über seine Produkte und deren Peripheriegeräte. Diese langjährige Erfahrung ist in die Entwicklung der Melservo MR-J5 Serie eingeflossen.

Die neuen Servos nutzen die unternehmenseigene Deep-Learning-KI Maisart (Mitsubishi Electric's AI creates the State-of-the-Art in Technology). Integrierte Sensoren in den Geräten liefern nicht nur einen Echtzeit-Überblick über den Zustand interner Komponenten, sondern überwachen auch mit den Antrieben verbundene mechanische Bauteile wie Kugelumlaufspindeln, Riemen und Getriebe. Darüber hinaus sind die Servoantriebe mit der Netzwerktechnologie CC-Link IE TSN mit Gigabit-Bandbreite und Time-Sensitive Networking (TSN)-Funktionalitäten ausgestattet. Damit lassen sich große Datenmengen für zeitkritische Steuerungsaufgaben sowie weniger flüchtige KI-Analyseinformationen zeitnah und ohne Verzögerungen übertragen.

Die Servos umfassen ein Portfolio von leistungsstarken Motoren mit minimaler Baugröße, die eine Geschwindigkeit von 6.700 min-1 erreichen können. Zur Baureihe gehören außerdem kompakte Verstärker mit einem Drehzahl-/Frequenz-Ansprechverhalten von 3,5 kHz und Kommunikationszyklen von 31,25 μs. Um Energie zu sparen, ist der MR-J5D Servoverstärker zudem mit einer Rückspeiseeinheit ausgestattet.

Wenn Steuerungen künstlich intelligent werden

Stöber Antriebstechnik hat ein Feature für die vorausschauende Wartung ihrer Getriebemotoren entwickelt. Der Clou: Für diese IoT-Lösung kann der Anwender eine Konfiguration aus dem elektronischen Typenschild des Getriebemotors übernehmen oder die Daten per Online-Dienst herunterladen. Der User benötigt kein spezielles Know-how, um die Daten auszuwerten und entsprechend zu handhaben – kann dies aber in die Analyse mit einfließen lassen. Es sind weder zusätzliche Sensoren, Kabel, Software noch sonstige Hardware-Komponenten erforderlich. Bei den neuen Antriebsreglern der 6. Generation von Stöber ist das Feature bereits installiert, Antriebsregler dieser Baureihe, die bereits im Einsatz sind, erhalten die Funktion via Firmware-Update. Aktiviert wird sie automatisch.

Die Predictive-Maintenance-Lösung überwacht die Getriebemotoren des Antriebssystems. Deren Lebensleistung wird über ein modellbasiertes Analyseverfahren berechnet und in der Software der Antriebsregler durch den sogenannten Lebensleistungsindikator ausgegeben – dabei handelt es sich um einen Wert zwischen 0 und 100 %. Erreicht die berechnete Lebensleistung 90 %, gibt die Software eine Empfehlung zum Tausch des Getriebemotors aus und stellt diese, sofern vorhanden, auch einer Steuerung in Form eines auslesbaren Parameters zur Verfügung.

Ein weiteres Feature der Predictive-Maintenance-Lösung von Stöber ist die Last-Matrix. Sie bildet die solide Datenbasis für die Erfassung realer Belastungssituationen: Der kumulierte Lastzustand des Antriebssystems wird über die gesamte Betriebszeit fortlaufend dokumentiert. Anhand der Last-Matrix kann der User eventuelle Fehler oder Anomalien erkennen und auf mögliche Ursachen schließen.

High-Power-Versorgungsmodul für Antriebsregler in Anreihtechnik

Fünf Neuheiten aus der Antriebstechnik

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