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Servosystem Wie eine Antriebsplattform Münzen sortiert

Redakteur: Karin Pfeiffer |

Eine Closed-Loop-Steuerung auf linearen Schrittmotorantrieben mit CANopen-Schnittstelle – das Konzept des Servosystems. Kann Motion funktioniert bei komplexen Anwendungen, wie ein Münzsortierer zeigt. Und die Antriebsplattform kann jetzt noch mehr.

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Die Münze befindet sich an der Messtelle und wird von der Schranke über den Freigabemotor zurückgehalten.
Die Münze befindet sich an der Messtelle und wird von der Schranke über den Freigabemotor zurückgehalten.
(Bild: Koco Motion)

Ein Konzept – viele Möglichkeiten: Bei dem aus einem Schrittmotor mit Encoder und direkt angebauter Steuerung bestehenden Servosystem Kann Motion handelt es sich um eine Plattform für kundenspezifische Anwendungen auf Basis integrierter Schrittmotorsteuerungen.

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Auf dieser Plattform wird das platzsparende und kostenoptimierte Antriebssystem individuell angepasst. Und das soll sich häufig schon für verhältnismäßig kleine Stückzahlen ab 100 Stück lohnen.

Entstanden ist die Symbiose Kann Motion aus einer Kooperation des Elektronikspezialisten Adlos und der Experten für elektrische Antriebe von Koco Motion, die die Antriebsplattform bereits um einige Features erweitert haben: Der Motor lässt sich mit Hilfe des sogenannten Stepper Config Tools programmieren. Mit diesem kostenlosen Tool lassen sich innerhalb kurzer Zeit selbst komplexe Abläufe und Regelalgorithmen effizient abbilden.

Damit eröffnet Kann Motion neue Anwendungsfelder, die bislang oft anderen Technologien vorbehalten blieben: So wurde die Steuerung beispielsweise mit einem Linearaktuator kombiniert und konnte so einen Pneumatik-Zylinder ersetzen. Die Hublängen sind stufenlos flexibel. Innerhalb einer Bewegung lassen sich unterschiedliche Geschwindigkeiten realisieren.

Industrielle Anschlüsse und Schnittstellen

Für industrielle Anwendungen können Projektteams die Stecker durch robuste Schraubanschlüsse ersetzen. Auf Wunsch lässt sich zudem die Schutzklasse auf IP65 erhöhen. Zur Vernetzung innerhalb komplexer Geräte verfügt das Servosystem neben der standardmäßigen RS232-Schnittstelle jetzt über eine CANopen-Schnittstelle. Im Laufe des Jahres 2019 ist zusätzlich noch eine IO-Link-Schnittstelle geplant.

BUCHTIPP Das Buch „Antriebspraxis“ enthält die Gesamtschau der eingesetzten Antriebe mit fester oder variabler Drehzahl, die energiesparend und vernetzt arbeiten. Es erklärt sowohl die Arbeitsweise der Komponenten als auch ihr Zusammenwirken im Antriebssystem bis hin zur Vernetzung in betrieblichen und globalen Netzen.

Ein Beispiel für eine komplexe Anwendung ohne SPS ist ein Münzsortierer. In der Maschine werden Münzen vereinzelt, ihr Durchmesser gemessen, entsprechend in Position gebracht und schließlich dem richtigen Fach zugeführt.

Aufgebaut ist der Münzsortierer mit drei Kann Motion-Antrieben, die über eine Ablaufsteuerung DIO (digitaler Input und Output) gesteuert werden. Jeder Servomotor hat dabei eine spezielle Aufgabe zu erfüllen. Der Freigabemotor dient als Schranke und lässt die Münze in das dafür vorgesehene Fach fallen.

Der Vibrationsmotor befördert die Münzen in der Rutsche, indem der Schrittmotor absichtlich außer Tritt fällt und damit vibriert. Fällt eine Münze in die Rutsche, durchbricht diese eine Lichtschranke und gibt dem Vibrationsmotor das Stoppsignal. Daraufhin gibt der Kann Motion ein Startsignal an den Drehtellermotor, dem dritten Kann Motion-Antrieb, weiter.

Nach Erhalt dieses Signals liest der Drehtellermotor den analogen Input ein. In der Programmierung des Kann Motions ist eine Tabelle hinterlegt, welche den Durchmesser der Münze einem Fach im Drehteller zuordnet. Der Drehteller dreht sich in Position und gibt dem Freigabemotor das Startsignal. Ein Paradebeispiel, mit dem Adlos und Koco Motion demonstrieren wollen, wie einfach und flexibel Kann Motion einsetzbar ist.

Konzipiert als geschlossener Regelkreis

Der kompakte Kann Motion basiert auf typischerweise 80 % Standardbauteilen und ist als geschlossener Regelkreis konzipiert. Er soll auch im Dauerlauf zuverlässig arbeiten wie ein Servomotor. Zudem lässt er sich über Befehle oder Ablaufprogramme programmieren. Einsatz findet das Servosystem für Positionieraufgaben und Anwendungen, die einen geregelten Dauerlauf oder programmierten Bewegungsablauf benötigen.

Die Antriebsplattform Kann Motion gibt es in den Flanschgrößen Nema 17, 23, 24 und 34 mit Drehmomenten bis 10 Nm. Die Versorgungsspannung beträgt 24 V, 2 A beziehungsweise 48 V, 10 A.

Und so lässt sich die Münzsortierer-Applikation Koco Motion zufolge vielseitig adaptieren, zum Beispiel auch in einem Rundtaktmontageautomaten oder an einem Paternoster – viele Möglichkeiten also mit einem Konzept.

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