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Antriebskonzept

So wickelt eine Antriebslösung Naschwerk zur Rolle

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Antriebspaket: Servomotor, Servoregler und Schleifring

Obwohl die Anwendung einen Motor mit 60-mm-Hohlwelle erforderte, konnte A-Drive die Aufgabe mit Standard-Komponenten lösen, entsprechend modifiziert. Zum Antriebspaket zählte neben dem SMN6-Servomotor auch ein Servoregler und ein Schleifring mit vier integrierten Servomotor-Leitungen (0,75 mm2 Öl Flex). „Der Schleifring war nötig, weil die Wickeleinheit der Maschine noch in einer zusätzlichen Achse drehbar sein sollte“, so Brucksch-Richter. Der Drehübertrager führt die Motor-Leistungs­kabel und übermittelt zusätzlich 20 I/O-Signale, die für die Steuerung der Anlage erforderlich sind.

Als Servoregler wählte das Team von A-Drive den Servo One Junior von LTI. Er lässt sich auch bei dem geforderten geberlosen Betrieb einfach bedienen und verfügt über einen virtuellen Geber. Diese stellt ein Quasi-Messsystem dar, dem ein mathematisches Modell des Antriebssystems zugrunde liegt. Der virtuelle Geber misst unter anderem die Gegen-EMK (elektromotorische Kraft), also die Energie, die durch die Rotation des Permanentmagneten entsteht und der Betriebsspannung entgegenwirkt. Mithilfe der daraus berechneten Werte nimmt der Geber dann die Drehzahl- und die Kraftregelung des Servomotors vor. Angesteuert wird der Servo One Junior über das Kommunikationssystem Profinet IRT, sodass der Regler die Drehzahlen zeitsynchron an alle vier Antriebe liefern kann.

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Die geberlose Regelung von Servomotoren funktioniert bei mittleren Drehzahlen am besten. Denn in diesem Betriebszustand stehen dem virtuellen Geber die meisten Werte von der Messung der Gegen-EMK zur Verfügung. Damit der Motor auch in Drehzahlbereichen funktioniert, in denen diese Werte nicht abrufbar sind, etwa beim Anlaufen, ist der Servoregler mit einem Test­signalgenerator ausgestattet. Er schätzt die Werte zur Lage des Motors und der Drehzahl und richtet die Motorregelung daran aus.

Drehzahlregelkreis erweitern und so präzise regeln

Beim Testsignalgenerator stehen verschiedene Signale zur Verfügung, zum Beispiel ein 32-nit-PRBS-Signal und ein Sinus-Signal. Die vom Generator geschätzte Drehzahl weist allerdings stationär einige Ungenauigkeiten auf, weshalb sich die Nutzung des erweiterten Drehzahlregelkreises empfiehlt, um ein möglichst präzises Regelverhalten zu erreichen. Der erweiterte Drehzahlregelkreis führt die geschätzte Drehzahl und die bei normaler Drehzahl aus der Winkelableitung berechnete Drehzahl zusammen. So ergibt sich ein wesentlich genauerer Wert und die Performance des Motors verbessert sich.

Mit dem Servo One Junior konnte der Süßwaren-Hersteller seine Anlage schnell und unkompliziert in Betrieb nehmen. Nach Eingabe der Grenzwerte führte der Regler eine einfache automatische Identifikation der Motorwicklungsparameter durch, die Maschine startete – und wickelt nun leckere Süßwaren-Schnüre zu Rollen.

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