Der Trend zu anwendungsspezifischen und immer kompakteren Produkten bedingt, dass Maschinen- und Anlagenhersteller immer häufiger maßgeschneiderte Servoantriebe fordern: Gefragt sind Antriebe, die spezifische Abmessungen, hohe Torsionssteifigkeit, präzise Positionierung, geringes Gewicht oder auch eine Kombination dieser Eigenschaften bieten. Eine Herausforderung in puncto Kompatibilität stellen zudem die firmenspezifischen Systemschnittstellen dar.
Im Handlingsbereich beispielsweise kommt es auf Genauigkeit, Spielfreiheit, geringes Gewicht, kleinste Abmessungen, hohe Dynamik und manchmal auf das Vorhandensein einer Hohlwelle an. Diese Marktanforderungen werden in vielen Applikationen bereits von der Baureihe FHA-C Mini von Harmonic Drive erfüllt. Die Anforderungen umfassen aber auch eine hohe Verfügbarkeit, kurze Zykluszeiten, hohe Energieeffizienz, einfache Inbetriebnahme und geringe Nebenzeiten. Mit dem Anspruch, auch diese zu erfüllen, hat Harmonic Drive die Baureihe um den kompakten, spielfreien FHA-C Mini mit multiturn absolutem Motorfeedbacksystem erweitert. Die neuen Servoantriebe sind kompatibel zu vielen gängigen Servoreglern im Markt und erfüllen ein vielseitiges Anforderungsprofil der typischen Marktsegmente Handling, Werkzeugmaschinen, Medizintechnik und Optik. Die Präzisionsantriebe FHA-C Mini mit EnDat multiturn Absolutencoder bestehen aus einem Synchron-Servomotor, einem Einbausatz der Baureihe HFUC sowie einem speziell entwickelten Abtriebslager. Erhältlich sind sie in drei Baugrößen mit den Untersetzungen 30, 50 und 100 bei einem maximalen Drehmoment zwischen 1,8 und 28 Nm. Das kippsteife Abtriebslager ermöglicht die direkte Anbringung hoher Nutzlasten ohne weitere Abstützung und erlaubt so eine einfache und platzsparende Konstruktion.
Motor-Komponenten genau betrachtet
Das multiturn absolute Motorfeedbacksystem erfasst die absolute Position an der Last über weit mehr als 600 Umdrehungen mit hoher Genauigkeit - ein unproduktives Referenzieren ist nicht notwendig. Die neuen drehbaren Steckverbinder sorgen darüber hinaus für eine effiziente und einfache Montage. In Kombination mit dem Servoregler YukonDrive steht ein vorkonfiguriertes und abgestimmtes Antriebssystem zur Verfügung, das über Feldbusschnittstellen integrierbar ist.
Das Harmonic Drive Getriebe gehört zu der Gruppe der Wellgetriebe. Es besteht aus lediglich drei Komponenten: Dem zylindrischen Außenring mit der Innenverzahnung (Circular Spline), einer zylindrisch verformbaren Stahlbüchse mit Außenverzahnung (Flexspline) und einer elliptischen Stahlscheibe mit zentrischer Nabe (Wave Generator). Das antreibende Bauteil ist der Wave Generator. Er verformt den Flexspline, der in den Endpunkten der großen Ellipsenachse mit dem Circular Spline verzahnt ist. Die Technik ermöglicht hohe Getriebeuntersetzungen von 30:1 bis zu 320:1 in nur einer Getriebestufe. Hinzu kommt eine hervorragende Übertragungsgenauigkeit, eine absolute Spielfreiheit über die gesamte Lebensdauer und eine hohe Torsionssteifigkeit. Im Servoantrieb FHA-C Mini mit multiturn absolutem Motorfeedbacksystem kommen kippsteife und spielfrei vorgespannte Präzisionsabtriebslager zum Einsatz. Die guten Lagergenauigkeiten sind ebenfalls ein wesentliches Merkmal. Der Synchronmotor mit konzentrierter Motorwicklung ist speziell auf die Harmonic Drive Getriebe abgestimmt. Besonderes Augenmerk wurde auf die Kompaktheit und die Gleichlaufeigenschaften gelegt. So wurden zum Beispiel die Drehmomentwelligkeit und die Rastmomente reduziert. Beim Betrieb der Baureihe an einem symmetrischen, sinusförmigen Dreiphasensystem ergeben sich niedrigste Laufgeräusche und bester Gleichlauf. Die Antriebe sind mit 230 VAC bzw. 18 VAC Motorgrundwellenspannung verfügbar.
Der direkt auf der Motorwelle montierte Multiturn Absolutencoder liefert die zur Positions- und Drehzahlregelung notwendigen Signale. Die schnelle digitale serielle Schnittstelle EnDat 2.2/22 überträgt den hochaufgelösten absoluten Positionswert mit hoher Übertragungssicherheit, auch bei Umgebungen mit hohem elektromagnetischem Störpotenzial. Der absolute Multiturn-Drehgeber erreicht eine Gesamtauflösung von 34 Bit (Singleturn: 18 Bit, Multiturn: 16 Bit). Die absolute Position wird, bei ausgeschalteter Versorgungsspannung, rein elektrisch und damit verschleißfrei über eine externe Batteriebox gepuffert. Der kompakte Hybridsteckverbinder am Motorgehäuse ermöglicht einen sicheren, einfachen und effizienten elektrischen Anschluss. Der Hybridsteckverbinder ist drehbar um zirka ±150° ausgeführt, dies führt gerade bei beengtem Einbauraum zu Freiräumen für den elektrischen Anschluss.
Mit Servoregler einfach integrierbar
Zur einfachen Integration in die Kundenapplikation kann der FHA-C Mini gemeinsam mit dem kompakten Servoregler YukonDrive eingesetzt werden. Dieser ist prädestiniert für den Betrieb an überlagerten CNC-Steuerungen mit einer zyklischen Sollwertvorgabe über Bussysteme. Hierbei gewährleistet die Modularität der Baureihe YukonDrive eine optimale Einbindung der Servoachse in den Maschinenprozess. Ob über eine High-Speed Feldbuskommunikation an einer zentralen Maschinensteuerung oder mit dezentraler Motion-Control-Intelligenz im Antriebsregler – der Servoregler YukonDrive meistert beides.
