Moderne Servoantriebssysteme sind aus dem Maschinenbau nicht mehr wegzudenken. Im Gespräch mit KEM Konstruktion erklärt Dr. Thomas Cord, Geschäftsführer der Lenze Automation GmbH, wo er die besonderen Stärken der Servotechnik sieht.
Interview: Michael Corban und Johannes Gillar, Redaktion KEM Konstruktion
KEM Konstruktion: Servoantriebssysteme liegen im Trend. Welche Gründe gibt es für den „Siegeszug“ der Servotechnik?
Dr. Cord: Gründe dafür gibt es einige. Die zwei wesentlichen sind, dass Servoantriebssysteme mehr Flexibilität in die Produktionsmaschine bringen – was in Zeiten von Industrie 4.0 ein wesentlicher Wettbewerbsvorteil für den OEM wie für den Anlagenbetreiber ist. Sie unterstützen die Produktion kleiner Losgrößen und individualisierter Produkte bei kurzen Rüstzeiten. Außerdem steigern sie die Performance der Maschine. Durch die Umsetzung präziser Bewegungen mit einer hohen Dynamik können Produkte in gleichbleibend hoher Qualität bei maximalem Durchsatz produziert werden.
KEM Konstruktion: Servomotoren sind heute aus modernen Maschinen nicht mehr weg zu denken. Welche Vorteile bieten sie den Maschinenbauern?
Dr. Cord: Insbesondere die Trends, die unter dem Begriff „Industrie 4.0“ zusammengefasst werden, führen zu einem Innovationsschub im Maschinenbau. Maschinen müssen heute wesentlich flexibler sein, um unterschiedliche Produkte in kleinsten Losgrößen zu den Bedingungen einer industriellen Großserienproduktion fertigen zu können. Anders ausgedrückt, die Maschine muss universeller werden, muss viele Formate bearbeiten können und sich einfach parametrieren lassen und so weiter. Und da kommen Servoantriebe mit ihrer Funktionalität ins Spiel.
Früher hat ein Hauptantrieb die Bewegung aller Funktionseinheiten der Maschine über mechanische Übertragungselemente realisiert. Heute kann die Maschine dank der sinkenden Kosten und gestiegenen Funktionalitäten der Servotechnik mit einer Vielzahl einzelner Antriebe automatisiert werden, deren Bewegungen individuell gesteuert und hochgenau synchronisiert werden. Die Maschinen sind so wesentlich flexibler geworden, denn die Bewegungen können in jedem Produktionszyklus angepasst werden.
Schlüssel für diese Entwicklung ist, dass die Servotechnik heutzutage bezahlbar geworden ist. Aber die größte Herausforderung der Maschinenbauer ist die steigende Komplexität der Maschinen. Vor allem eine einfache Programmierung sorgt daher für einen breiten Einsatz im Maschinenbau. Wenn ich an meine Jugend zurück denke, dann waren die Antriebe nur von regelungstechnischen Experten zu parametrieren. Heute ist es unser Ziel, es den Kunden so einfach zu machen, dass sie schnell ohne regelungstechnisches Spezialwissen einen Antrieb in Betrieb nehmen können. Denn eine Reduzierung der Engineering-Aufwände ist die wichtigste Herausforderung für unsere Kunden. Es geht darum, Maschinen in kürzester Zeit auf den Markt zu bringen, insbesondere wenn spezielle Funktionalitäten zu realisieren sind. Letztendlich ist es das Engineering, das den Unterschied macht. Aus diesem Grund haben wir bei Lenze auch die Einfachheit unserer Produkte und Systemlösungen ganz groß auf unsere Fahnen geschrieben.
KEM Konstruktion: In welchen Branchen werden Servoantriebssysteme typischerweise eingesetzt und gibt es Einsatzfelder für die sich diese Systeme besonders gut eignen bzw. solche in denen sie ungeeignet sind?
Dr. Cord: Eigentlich wird die Servo-Antriebstechnik heute in fast allen Maschinen im Bereich Factory Automation eingesetzt. Wir sehen uns als ein Spezialist für die Automatisierung von Produktionsmaschinen und fokussieren uns insbesondere auf die Branchen Automotive, Intralogistik, Papier, Textil, Druck und die Produktion von Konsumgütern, beispielsweise Verpackungsmaschinen. Durch unsere langjährige Erfahrung im Maschinenbau unterstützen wir unsere Kunden nicht nur als Produktlieferant, sondern von der Konzeption einer Maschine entlang aller Phasen des Entwicklungsprozesses bis hin zum Betrieb der Maschine. Die Stärke von Lenze ist es, ein voll integriertes System in Verbindung mit branchenspezifischem Anwendungs-Knowhow liefern zu können. Nehmen wir als Beispiel die Intralogistik. In diesem Bereich müssen Sie auf der einen Seite sehr schnell fahren und beschleunigen, andererseits müssen Sie aber auch sehr genau positionieren. Und ein Servoantrieb kann das, andere Antriebe nicht.
KEM Konstruktion: Servosysteme bestehen ja nicht nur aus Servomotor und Servoverstärker. So ist für den Betrieb eines solchen Systems beispielsweise ein Gebersystem zwingend erforderlich. Macht das diese Technik nicht unnötig komplex und damit auch teurer als „konventionelle“ Lösungen (z.B. Schrittmotoren)?
Dr. Cord: Ganz klar: Nein! In den vergangenen Jahren ist die Funktionalität von Servoantriebssystemen gestiegen und der Preis gleichzeitig deutlich gesunken. Zudem werden heute mehr denn je die Life-Cycle-Costs der Maschine betrachtet und in die Entscheidung einbezogen. Wir dürfen bei der Diskussion nicht außer Acht lassen, was der Maschinenbauer für sein Geld bekommt. Dynamik und Genauigkeit der Bewegungsführung bei größtmöglicher Flexibilität können heute in der Breite genutzt werden. Ein gutes Beispiel für Industrie 4.0 sind Anwendungen, bei denen der Werker eng mit der Maschine kooperieren muss. Hier liefert die Servotechnik durch die integrierten Sicherheitsfunktionen einen ganz wesentlichen Beitrag. Solche Anwendungen wären durch Motoren ohne Gebersystem praktisch gar nicht realisierbar. Wir treiben jedoch auch technische Innovationen im Bereich der Gebersysteme voran. Unser Ziel dabei ist ein kostengünstiges, digitales Feedback-System, das sämtliche verfügbaren Informationen aus dem Motor zur Verfügung stellt. Mit unserer nächsten Produktgeneration werden wir hier einen Meilenstein setzen.
KEM Konstruktion: Es gibt mittlerweile auch Ansätze, Servoantriebe ohne Gebersysteme, sondern mit im Umrichter integrierter Steuerungssoftware anzubieten. Was halten sie davon?
Dr. Cord: Diese Technik hat Lenze auch im Angebot. Hier stellt sich aber wieder die Frage nach der Performance, denn eine solche Lösung bewegt sich im Bereich mittlerer Performance und man muss sich genau darüber im Klaren sein, wo man dann solche Antriebe einsetzt. Wir haben ja generell ein lösungsorientiertes Geschäftsmodell. Wir beraten unsere Kunden bei der Auswahl des richtigen Antriebssystems und diskutieren, ob ein Asynchronmotor oder ein geberloses Antriebssystem die Anforderungen erfüllt.
KEM Konstruktion: Bei den Servoantrieben unterscheidet man zwischen synchronen und asynchronen Servomotoren. Wie unterscheiden sich diese zwei Typen hinsichtlich Leistung und Anwendungsspektrum und was hat Lenze diesbezüglich im Angebot?
Dr. Cord: Vergleicht man die Einsatzmöglichkeiten dieser beiden Technologien, so lässt sich feststellen, dass synchrone Motoren eine wesentlich höhere Dynamik ermöglichen. Durch die verwendeten Permanentmagneten ergibt sich eine deutlich höhere Leistungsdichte und damit ein höheres Beschleunigungsvermögen. Das wiederum ermöglicht kurze Taktzeiten und einen entsprechend höheren Durchsatz. Bei asynchronen Konzepten sind üblicherweise der konstruktive Aufbau und die Herstellung deutlich einfacher, sie ermöglichen aber entsprechend auch nur wenig kompakte Lösungen bzw. geringere Performance.
KEM Konstruktion: Sie kombinieren Ihre Servomotoren mit ihren Invertern/Umrichtern. Welchen Nutzen können Anwender aus dieser Kombination (z.B. exakt geregelte Bewegungsabläufe, etc.) ziehen?
Dr. Cord: Durch die Einfachheit unserer Systeme für den Anwender hat die Servotechnik mittlerweile fast alle Branchen des Maschinenbaus erobert. Beispielhaft können hier die Verpackungsindustrie, die Montagetechnik sowie Handhabungssysteme genannt werden. Insbesondere die Funktionen moderner Roboter wären ohne Servoantriebssysteme gar nicht denkbar. Aber auch in der Intralogistik gibt es heute Anwendungsbereiche. Ein Beispiel sind Regalbediengeräte, deren Genauigkeit und Geschwindigkeit beim Anfahren einer Lagerposition einen ganz wesentlichen Einfluss auf die Effizienz des Lagers hat. Durch die Integration von Zusatzfunktionen, beispielsweise im Bereich der funktionalen Sicherheit, können im Maschinenbau weitere neue Anwendungen erschlossen werden. Der Siegeszug der Servotechnik geht also weiter.
KEM Konstruktion: Experten sehen in intelligenten Antriebe die Voraussetzung für Industrie 4.0. Wie sehen sie das?
Dr. Cord: Das sehe ich auch so. Servotechnik ist ein Schlüssel für Industrie 4.0. Wir nennen das was wir tun Motion Centric Automation. Damit bringen wir zum Ausdruck, dass die Bewegungsführung in einer Maschine die Schlüsseldisziplin bei der Automatisierung von Maschinen ist. Und in Zeiten von Industrie 4.0 mehr denn je. Denken Sie zum Beispiel an Situationen, in denen Werker und Maschine eng zusammenarbeiten müssen. Das ist nur möglich, wenn die Safety entsprechende Rahmenbedingungen erfüllt. Das heißt, diese technologische Entwicklung, die wir in unserem Bereich sehen, ermöglicht ganz neue Maschinenkonzepte.
KEM Konstruktion: Die Hannover Messe steht vor der Tür. Welche Neuheiten wird Lenze insbesondere in Sachen Servomotoren/Frequenzumrichter im Messegepäck haben?
Dr. Cord:In Hannover zeigen wir vor allem, was wir in Sachen Automatisierungssysteme im Köcher haben. Wir werden unser Portfolio um einen neuen Servo Inverter mit integrierter Steuerung und einem neuen Servomotor erweitern. Mit diesem Zuwachs können wir dann unseren Kunden durchgängig skalierbare Lösungen für das kleinste Maschinenmodul mit nur einer Bewegungsachse bis hin zu komplexen Multi-Achs-Systemen bieten. Wir zeigen eine konkrete Maschinenlösung und entführen unsere Besucher in die virtuelle Welt. Sie dürfen gespannt sein. Und das kann ich schon mal sagen: Ein Besuch wird sich lohnen. jg
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