Reduzierter Verkabelungsaufwand

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Aktive Fadenkontrolle

Das neue Konzept verbessert aber nicht nur die Flexibilität und Leistungsfähigkeit der Wirkmaschine, sondern spart auch viel Platz im Schaltschrank durch die Sensorauswertung vor Ort und die Informationsübertragung per CANopen-Bus zur SPS. Statt grosser Kabelstränge werden nur noch die 24-VDC-Stromversorgung und die Busleitung als Anbindung des Liberty-Gestells zur SPS benötigt. Tobias Kieser von Karl Mayer dazu: «Der vor Ort am Motor angeschlossene Sensor zur Fadenspannungskontrolle sorgt bei den vielen Achsen, die überwacht werden müssen, zusätzlich für geringsten Verkabelungsaufwand. Die SPS wird so durch die Motor-Controller vor Ort noch einmal deutlich entlastet. Sie benötigt weniger Leistungsreserven bei besserer Performance, ein nicht unerheblicher Zeit- und Kostenvorteil bei Montage und Inbetriebnahme.»

Zusätzlich zum geringeren Bauaufwand erlaubt die aktive Regelung per Schrittmotor eine gegenüber der herkömmlichen Bremse enorm verbesserte Kontrolle über die Fadenspulen und damit der Spannung im Faden. Bremsen können naturgemäss nur den Faden verlangsamen, also den Zug erhöhen, die Schrittmotoren dagegen können ebenso feinfühlig bremsen wie beschleunigen. Das macht sich beispielsweise bei Mustern für flexible Gewirke bemerkbar. Es kann auch für besondere Effekte genutzt werden: Ist der Fadenzug hoch, so kann sich das Muster nach dem Wirken zusammenziehen, auch können die unterschiedlichen Fadenmaterialien nach einer einmaligen Einstellung mit der immer gleichen Einstellung aus dem SPS-Speicher verarbeitet werden. Das erhöht die Flexibilität der Maschine und reduziert Rüstzeiten.

Schrittmotor mit Köpfchen

Die in der beschriebenen Maschine verbauten 2-phasigen QuickStep-Schrittmotoren mit integrierter Ansteuerelektronik vereinen Motor und Controller auf engstem Raum. Die eingesetzte Ausführung MIS232 baut bei 57 x 57 mm Flanschfläche und 118 mm Länge und 1,2 kg Gewicht kaum grösser als ein konventioneller Antrieb. Das Nennmoment beträgt 1,6 Nm, die maximale Drehzahl liegt bei 1000 U/min, das Nennmoment bei 500 U/min beträgt 0,6 Nm. Das Gehäuse mit den Anschlüssen ist in Schutzklasse IP55, die Kabeldurchführungen mit M12 ausgeführt. Die Durchführungen können ab 50 Stück auch individuell nach Kundenwunsch gestaltet werden. Die Bauserie umfasst Antriebe von 1,1 Nm (MIS231) bis 2,9 Nm (MIS234), spielfreie Planetengetriebe mit Untersetzungen von 3, 5, 10, 20 und 100:1 sind optional lieferbar. Der Controller bietet folgende Schnittstellen: PC/SPS-Kommandos können über 5 V seriell und RS458 übertragen werden, als Bus stehen CANopen und DeviceNet zur Verfügung. Es gibt einen Puls-/Richtungs- und Encoder-Eingang, die acht E/As für 5 bis 28 VDC können als Eingang, Ausgang oder Analogeingänge konfiguriert werden. Eine integrierte μSPS mit grafischer Programmierung ist eingebaut. Geplant ist die Erweiterung auf Profibus DP, Ethernet, Bluetooth und Zigbee Wireless, wie bei der grösseren MIS34-Serie schon vorhanden.

Durch die Intelligenz vor Ort kann der Antrieb in fünf verschiedenen Betriebsmodi arbeiten: In der Betriebsart Puls/Richtung arbeitet der Motor mit einer Auflösung von 200, 400, 800, 1000 oder 1600 Pulsen/Umdrehung, bei der Positionier- oder Drehzahlsteuerung wird per Encoder mit 1024 Pulsen/Umdrehung erfasst und eine eventuelle Blockade gemeldet. Mit einer Dualversorgung bleiben bei einem Not-Stopp so aktuelle Position und Parameter erhalten. Der Positionier- und Geschwindigkeitsmodus arbeitet mit Befehlen, die über die Schnittstelle empfangen werden. Im Getriebe-Modus verhält sich der QuickStep wie ein Schrittmotor, mit jedem Spannungsimpuls am Takteingang bewegt sich der Motor um einen Schritt weiter. Eine Funktion «elektronisches Getriebe» mit eingegebenem Übersetzungsverhältnis kann die extern vorgegebene Pulsfrequenz variieren. Im Register-Modus wie im Falle der Wirkmaschine dagegen erhält der Motor im Speicher die vorgegebenen Positionen, Geschwindigkeiten, Drehmoment oder Beschleunigungswerte der aktuellen Systemvorgabe. Die Register können mit einem einzigen Bit über die Schnittstelle ausgewählt und ausgeführt werden. Der Motor übernimmt dann selbsttätig die gesamte Positioniersequenz.

Ein einfaches Set-up und schnelle Programmierung gewährleistet die MacTalk-Software. Mit ihr lassen sich über 95 Prozent eines typischen Programms mithilfe einfacher Symbole erstellen. So kann unter anderem die Betriebsart gewählt, wichtige Einstellungen wie Drehzahl, Motorstrom oder Referenzfahrt geändert beziehungsweise eine Echtzeitüberwachung wichtiger Motorparameter eingerichtet werden. Alle Daten dazu werden auf der PC-Festplatte gespeichert und können von dieser bei Bedarf auch wieder hergestellt werden, falls die permanente Speicherung im Motor ausfallen sollte. Die übersichtliche grafische Darstellung erlaubt eine schnelle Einarbeitung, das Hauptfenster ändert sich zum Beispiel mit dem eingestellten Modus und zeigt dann nur die relevanten Daten für diese Betriebsart. Die Motorfirmware wie auch die MacTalk-Software können über Internet jederzeit aktualisiert werden.

Für Anlagen, die ein komplexes Zusammenspiel vieler Achsen erfordern, ist die Kombination aus Schrittmotor mit integriertem Controller ideal. Bei nur unwesentlich grösserem Antrieb erspart die Intelligenz vor Ort nicht nur Rechenleistung in der SPS, sie reduziert auch den kostenträchtigen Verkabelungsaufwand enorm. Im späteren Betrieb macht sich dies bei Wartung oder Ersatz ebenfalls positiv bemerkbar; die «total cost of ownership» einer solchen Anlage wird deutlich niedriger ausfallen. <<

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