Yaskawa Zeitaufwendige Parametrierung ist passé

Autor / Redakteur: Manfred Niedoba / Stefanie Michel

Zeitsparende Inbetriebnahme, ein hoher Produktionausstoß und maximale Ausfallsicherheit: das waren die Ziele für die Entwicklung neuer Servoantriebe. Die Anwender profitieren nun von einer schnellen Installation und damit einer verkürzten Phase bis zur Markteinführung ihrer Maschine.

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Keine aufwendige Parametrierung und keine besonderen Regelungskenntnisse sind nötig, um das Servoantriebssystem in Betrieb zu nehmen.
Keine aufwendige Parametrierung und keine besonderen Regelungskenntnisse sind nötig, um das Servoantriebssystem in Betrieb zu nehmen.
(Bild: Yaskawa)

Maschinen- und Anlagenbauer bewegen sich heute in einem zunehmend anspruchsvollen Marktumfeld: Die zentrale Rolle von Software und Elektronik erfordert neue Kompetenzen über die mechanische Konstruktionspraxis hinaus. Gleichzeitig werden die Entwicklungszeiten immer kürzer. Eine Antwort auf diese komplexen Herausforderungen bieten leistungsfähige Komponenten, die bereits möglichst viele intelligente Funktionen mitbringen. Vor diesem Hintergrund hat Yaskawa die neue Generation seines Servoantriebssystems Sigma konzipiert. Die aktuelle Reihe Sigma-7 bietet deshalb alle Voraussetzungen für eine einfache und entsprechend zeitsparende Inbetriebnahme, für maximale Schnelligkeit und einen entsprechend hohen Maschinenausstoß sowie für einen zuverlässigen und ausfallsicheren Betrieb.

Schnelle Verdrahtung und Einstellung der Servoantriebe

Mit der Reihe antwortet Yaskawa sowohl auf die aktuellen Anforderungen der Maschinenbauer als auch der Endkunden in der produzierenden Industrie. Besonders große Potenziale entwickeln sie damit vor allem in Verpackungsanlagen, in der Halbleiterfertigung, in der Holzverarbeitung und in Digitaldruckmaschinen. Zudem ist die neue Sigma-Generation ab sofort auch in einer 400-V-Variante verfügbar.

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Über umfangreiche Voreinstellungen (Presets) in der Verstärkersoftware wurde die Inbetriebnahme der Servoantriebe vereinfacht. So erlaubt beispielsweise eine sogenannte „Tuning-less“-Funktion den sofortigen Einsatz von Sigma-7 ohne aufwendige Parametrierung und ohne besondere Regelungskenntnisse. Eine Autotuning-Funktion ermöglicht es zudem, die Antriebe schnell anzupassen. Solche Funktionen sparen nicht nur Zeit, sie reduzieren auch die Kosten.

Abnehmbare Schnellverbindungsstecker vereinfachen die Verdrahtung

Auch hardwareseitig unterstützt das Servoantriebssystem die Installation und die Inbetriebnahme: So verfügt die neue 400-V-Version über abnehmbare Schnellverbindungsstecker nach europäischem Standard, um die Verdrahtung zu vereinfachen. Durch das buchförmige Book-Style-Gehäuse ist außerdem die lückenlose Side-by-Side-Montage mehrerer Verstärker auf kleinem Raum möglich. Auf diese Weise ist eine hohe Leistungsdichte auf wenig Platz im Schaltschrank realisierbar. Aufgrund dieses geringen Platzbedarfs ist es möglich den Schaltschrank beziehungsweise die Antriebselektronik in die Maschine zu integrieren.

Auch eine direkte Verdrahtung von Gerät zu Gerät, eine sogenannte Daisy-Chain-Verdrahtung, ist möglich und reduziert ebenfalls die Installationszeit. Über die Echtzeit-Ethernet-Schnittstelle Ethercat kann die Integration in die Anlagenumgebung erfolgen. Die Summe dieser Möglichkeiten zur Zeitersparnis verkürzt die Phase bis zur Markteinführung einer Maschine, die „time to market/machine“, erheblich.

Algorithmen maximieren Maschinenausstoß und Präzision

Im Produktionsalltag wird die Leistungsfähigkeit von Servoantrieben vor allem anhand von zwei Faktoren bemessen: Maschinenausstoß und Präzision. Drehmoment und Beschleunigung unterliegen allerdings naturgemäß physikalischen Grenzen. Die Mechanik hochwertiger Motoren hat diese Grenzen stellenweise bereits ausgereizt. Dennoch sind die Motoren der Sigma-7-Reihe bei gleicher Leistung bis zu 20 % kleiner als ihre Vorgänger und erwärmen sich signifikant weniger. Sie benötigen damit nicht nur deutlich weniger Platz in der Maschine, sondern sind zudem noch energieeffizienter.

Noch größere Effizienzpotenziale bieten allerdings Verbesserungen bei Software und Elektronik. Sigma-7 zeichnet sich deshalb durch besonders leistungsfähige regelungstechnische Algorithmen aus. So übernimmt beispielsweise die „Tuning-less“-Funktion die automatische Anpassung an die Last. In Verbindung mit einer automatischen Vibrationsunterdrückung kann eine Anlage so selbst bei einem Trägheits-Last-Verhältnis von 30:1 noch vibrationsfrei laufen. Auch bei dynamischen Lastwechseln läuft das System zuverlässig. Ein Kraftrippelausgleich sorgt zusätzlich für einen sehr hohen Gleichlauf. Die geschickte Kombination von 24-bit-Geber-Auflösung und leistungsstarker Regelperformance erfüllt höchste Standards bei Gleichlauf und Genauigkeit. Die Absolute-Encoder gewährleisten beides insbesondere auch bei geringen Drehzahlen.

Die Vorteile der Sigma-7-Antriebe kombiniert Yaskawa mit durchgängigen Steuerungslösungen – von der Hochleistungs-SPS bis zu Motion-Control-Steuerungen. Mit diesem Kombinationen sind synchrone Anwendungen mit bis zu 62 Achsen möglich – in einer speziellen Variante sogar bis 256 Achsen. Damit integrieren sich die neuen Servoantriebe in das von Yaskawa entwickelte Konzept „Total System Solutions“. Modular aufeinander abgestimmte Produkte und Software der Unternehmensbereiche Drives & Motion, Robotics und Vipa ergänzen sich dabei zu technisch einheitlichen Automatisierungslösungen aus einer Hand. Durchgängige Systemarchitekturen von Visualisierung und Steuerung bis Antriebstechnik und Robotik ermöglichen optimierte Bedienkonzepte und eine einfache Geräteauswahl.

Hohe Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit der Servosysteme

Die neu entwickelten Servoantriebe sind seit 2014 für 200 V und in Kürze auch für 400 V verfügbar. Sie decken einen Leistungsbereich von 0,5 bis 15 kW ab. Gleichzeitig vereint diese neue Generation die Erfahrung aus 25 Jahren Entwicklungs-Know-how und mehr als 9 Millionen installierten Servosystemen. Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit sind dementsprechend hoch. Kosten für Wartung und Reparatur reduzieren sich damit ebenso wie Ausfallzeiten.

Die neue Generation Sigma-7 setzt auf die bewährten Vorteile der Vorgängerserie Sigma-5 und erweitert diese durch höhere Sicherheitsstandards (SIL3, Pl-e), Doppelachsmodule, höhere Schutzarten der Motoren (IP67) und weitere Merkmale. Auch ein Retrofit bestehender Anlagen ist problemlos möglich, denn die neuen Motoren sind mechanisch kompatibel zu den Flanschmaßen der Sigma-5-Generation.

Die neue Servoantriebsreihe Sigma-7 von Yaskawa schafft mit intelligenten Funktionen die Voraussetzung für eine einfache und entsprechend schnelle Inbetriebnahme und für einen maximalen Maschinenausstoß bei hoher Präzision. Maschinen- und Anlagenbauer finden damit leistungsfähige Lösungen in einem zunehmend anspruchsvollen Marktumfeld. MM

* Manfred Niedoba ist Produktmanager der Drives & Motion Division von Yaskawa Europe GmbH in 65760 Eschborn

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