Komplett-Antrieb für Robotergreifer Kostengünstig durch Closed-Loop-Technik

Closed-Loop-Technik macht kostengünstigen Stepper zum Servo

Das Herzstück der Antriebslösung für den 3-Achs-Greifer ist aber ein Closed-Loop-Schrittmotor. A-Drive entschied sich für diesen Motortyp, weil ein Servoantrieb aus wirtschaftlichen Gründen für den Anwender nicht infrage kam. »Dank der Closed-Loop-Technik lassen sich Schrittmotoren genauso regeln wie Servomotoren und erreichen somit dieselben Eigenschaften – nur eben zu einem deutlich niedrigeren Preis«, legt Manfred Brucksch-Richter dar. »Sie sind damit auch in Anwendungen einsetzbar, die zuvor den wesentlich teureren Servomotoren vorbehalten waren.«

Closed-Loop-Stepper verfügen über dieselbe feldorientierte, leistungsangepasste Stromregelung wie ein Servo: Über die Signale eines Encoders wird die Rotorlage des Motors erfasst, und in den Motorwicklungen werden sinusförmige Phasenströme erzeugt. Diese Vektorregelung bewirkt, dass das Magnetfeld des Stators immer senkrecht zum Rotormagnetfeld steht. Deshalb entspricht die Feldstärke genau dem gewünschten Drehmoment.

»Mit der Wahl eines Closed-Loop-Schrittmotors für die Greifer-Anwendung hat A-Drive die hohe Momentendichte eines Steppers mit der hohen Überlastfähigkeit eines Servomotors kombiniert und so die besten Eigenschaften beider Antriebstypen in einer Lösung vereint«, stellt Manfred Brucksch-Richter fest. »Closed-Loop-Schrittmotoren haben aber nicht nur dieselben Vorteile eines Servos, sie sind zudem langlebiger und resonanzärmer als Open-Loop-Schrittmotoren.« Als Alternative zu den deutlich teureren Servo-Antrieben sind Closed-Loop-Schrittmotoren also gut geeignet. »Für traditionelle Schrittmotor-Anwendungen kommen sie dagegen nur bedingt infrage, weil hier viele Vorteile der günstigen Schrittmotoren wieder verloren gehen«, sagt Manfred Brucksch-Richter. »Zu diesen Effekten tragen unter anderem die aufwändigere Elektronik, der Drehgeber und kundenspezifische Anpassungen bei.« Closed-Loop-Motoren werden deshalb in diesen Applikationen bisher nur in geringem Umfang verwendet.

»Durch den Umbau kostengünstiger und leistungsfähiger Standardkomponenten sowie die Verwendung intelligenter Regelelektronik konnte A-Drive das komplexe Antriebspaket für den Robotergreifer in nur vier Monaten zusammenstellen«, stellt Manfred Brucksch-Richter fest. »Wir haben das Ziel erreicht, einen wirtschaftlichen Antrieb mit hoher Dynamik und hohen Kräften zu konfigurieren.« Das für den Greifer entwickelte Lösungspaket soll künftig auch in ähnlichen Anwendungen zum Einsatz kommen.

Jetzt arbeitet A-Drive gemeinsam mit seinen Technologie-Partnern intensiv an der Weiterentwicklung der Closed-Loop-Regelung von Schrittmotoren. »Wir wollen damit eine Lücke im Markt schließen«, führt Manfred Brucksch-Richter aus. »Preislich attraktive und kompakte Servo-Antriebe mit echtzeitfähiger Kommunikation sollen deutlich besser verfügbar sein als bisher.« Zurzeit beschäftigt sich A-Drive mit einigen Projekten, deren Antriebskonzepte durch die neue Technik überhaupt erst möglich werden.