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Motion Control

Dezentrale Antriebstechnik für kollaborative Robotik

| Redakteur: Stefanie Michel

Auf der Automatica zeigte die Synapticon GmbH unter anderem neue Servoantriebe der Somanet-Serie sowie das neue Somanet Safe Motion Module. Die Experten für Robotic Control Systems liefern Lösungen für dezentrale Antriebstechnik und mehr Sicherheit für kollaborative Robotik.

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Der Motion Controller Somanet Servo Node ermöglicht eine präzise, sensorgestützte Regelung von PMSM und BLDC-Motoren bis 60 V und 20 A beziehungsweise 1000 W Dauerleistung.
Der Motion Controller Somanet Servo Node ermöglicht eine präzise, sensorgestützte Regelung von PMSM und BLDC-Motoren bis 60 V und 20 A beziehungsweise 1000 W Dauerleistung.
(Bild: Synapticon)

„Mit unseren jüngsten Entwicklungen sagen wir den Schaltschränken für die Robotersteuerung dauerhaft den Kampf an. Unsere Strategie lautet ganz klar ‚cabinet-free’, um leistungsfähigere, flexiblere, mobile und nicht zuletzt auch günstigere Robotik zu ermöglichen“, erklärt Nikolai Ensslen, Gründer und CEO der Synapticon GmbH. „Zugleich sehen wir einen rapide wachsenden Bedarf an Robotern, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten. Eine zentrale Herausforderung ist hier die Gewährleistung der Sicherheit. Entsprechend verfolgen wir als zweites strategisches Ziel eine tiefgreifende Verbesserung der funktionalen Sicherheit speziell bei kollaborativen Robotern und fahrerlosen Transportsystemen.“

Kompakte Antriebe für Roboterarme

Ein wichtiges Element der Strategie ohne Schaltschränkte sind die Motion-Controller der Serie „Somanet Servo Node Ethercat“. Die Servoregler unterstützen dezentralisierte Antriebe und bieten eigenständige Steuerungsintelligenz. Wo Achsantriebe mit einem Somanet Servo Node realisiert werden, kommen Hersteller von Robotern mit weniger Verkabelung aus und benötigen praktisch keine Schaltschränke mehr.

Die Antriebe sind so kompakt und zugleich leistungsstark, dass sie direkt in den Roboterarm integriert werden können. Das spart zahlreiche Kabel zwischen Schrank und Arm. Außerdem wird durch dieses Konzept der Motion Computer entlastet. Dadurch kann auch dieser kleiner und vom Schaltschrank direkt in den Roboterarm verlagert werden. Dies bringt laut Hersteller nicht nur Vorteile bei kollaborativen Robotern (Cobots), sondern auch bei Scaras und traditionellen 6-Achs-Robotern.

Somanet Servo Nodes ermöglichen außerdem eine präzise, sensorgestützte Regelung von Permanentmagnet-Servomotorn und BLDC-Motoren. Dies gelingt unter anderem durch Synapticons proprietäre Modell-prädiktive und feldorientierte Regelung, die eine präzise und schnelle Regelung bei minimalen Schaltverlusten ermöglichen soll. Die Nodes können auf kleinstem Raum Motorleistungen von 50 W bis 5 kW antreiben und setzen zugleich auf Kleinspannung (Systemspannung zwischen 12 bis 48 V). Dieser Spannungsbereich ermöglicht die höchste Leistungsdichte und Effizienz, und eignet sich zugleich für mobile Anwendungen. Im Vergleich zu Vorgängerprodukten ist es durch den Einsatz von Synapticons Modell-prädiktiver, feldorientierter Regelungstechnologie gelungen, die Wärmeabgabe deutlich zu reduzieren.

Sicherheitsmodul für die Servomotoren

Eine komplette Neuentwicklung, die Synapticon auf der Automatica präsentierte, ist das Somanet Safe Motion Modul (SMM). Es ermöglicht SIL3-Sicherheit (Safety Integrity Level) über FSoE (Fail Safe over Ethercat) und passt in alle neuen Motion-Controller „Somanet Servo Nodes“. Das SMM wird zwischen dem Prozessormodul und dem Drive-Modul verbaut. Dies ermöglicht ihm, sicherheitskritische Signale zu empfangen, zu überwachen, und zu generieren, ohne von der Software im Servoregler abhängig zu sein. Im Gegensatz zu marktüblichen Safety-Produkten, kann Synapticon dadurch seine Innovationsgeschwindigkeit auch für die sicherheitszertifizierten Varianten seiner Somanet-Antriebe gewährleisten, so der Hersteller.

Die unterstützten Sicherheitsmodi umfassen unter anderem sicher begrenzte Geschwindigeit (SLS), Position (SLP) und sicher bregenztes Drehmoment (SLT). Die Integration von solchen Funktionen der sicheren Bewegungsteuerung direkt in den Antriebsregler soll mehrere Vorteile bieten:

  • Sicherheits-SPS können für die meisten Anwendungen entfallen
  • Ein geringerer Bedarf an Verkabelung, z.B. zwischen redundanten Encodern und einer Sicherheits-SPS, senkt Kosten, Komplexität und Pannenanfälligkeit
  • Schnellere Verarbeitung der Signale aufgrund kürzerer Wege erhöht die Sicherheit
  • Dezentrale Sicherheitsfunktionen, sprich lokale „Reflexe“, können implementiert werden
  • Kosteneinsparungen durch sinkende Systemkomplexität

Zusammenspiel von Hard- und Software ist unerlässlich

Das Sicherheitsmodul unterstützt zwei Encoder und kann damit auch mit nicht-sicheren Encodern die sicheren Motion Modi gewährleisten. Es bietet sichere analoge Eingänge, die zum Beispiel für erweiterte Sicherheitssensorik, wie berührungsempfindliche Oberflächen, verwendet werden können.

„Smarte Automatisierung und moderne Robotik erfordern neue Konzepte. Das perfekte Zusammenspiel von Hard- und Software ist zudem unerlässlich. Bei der Entwicklung unserer Servoantriebe und des Safe Motion Moduls haben wir beides im Blick“, fasst Ensslen zusammen. „In den aktuellen Entwicklungen steckt ein enormes Potential, und wir stehen hier erst am Anfang eines fundamentalen Wandels. Mobile und kollaborative Systeme sind die Zukunft der Automation – und Synapticon bietet seinen Kunden alle erforderlichen Komponenten, um in diesen Bereichen erfolgreiche Produkte zu entwickeln.“

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