Weltweit erster Drehstrom-Linearmotor als vollwertiger Aktor

Dreiphasiger Totalangriff

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Der weltweit erste Drehstrommotor, der speziell zum Einsatz als Aktor entwickelt wurde, überwindet sämtliche Probleme, die pneumatische Systeme, Kugelgewindetriebe sowie herkömmliche eisenlose (U-Form) und eisenbehaftete (Flachbett) Linearmotoren mit sich bringen. Darüber hinaus kommen die Anwender durch die optimal abgestimmte Technologie aus dem Hause eines Anbieters in den Genuss massiver Kosten- und Wartungsvorteile.

Wegbereiter dieser Revolution in der Lineartechnik ist der direkt angetriebene Servo Tube-Aktor von Copley Controls. Als schnelle, saubere, einfache, robuste und kostengünstige Lösung ist der Servo Tube der erste Dreiphasen-Linearmotor, der gezielt als Aktor entwickelt wurde.

Bislang war Aktoren mit Linearmotortechnik nur ein begrenzter Erfolg beschieden. Zwei große Probleme standen im Wege: Erstens weisen konventionelle Linearmotoren, U-förmig oder Flachbett, schmutzempfindliche Rinnen und Nuten auf, die sich beim Einsatz in der Werkshalle zusetzen können. Zweitens steht die Notwendigkeit eines externen Lagegebers schon wirtschaftlich gegen einen weit verbreiteten Einsatz.
Gekapselte Röhrenkonstruktion
Die Ingenieure von Copley haben das erste Problem gelöst, indem sie eine hermetisch gekapselte Röhrenkonstruktion entwickelt haben, die sich wie ein Aktor verhält. Die magnetischen Antriebsspulen stecken im Metallgehäuse des Antriebsblocks, während die Permanentmagneten des Motors in der röhrenförmigen Schubstange hermetisch abgeschlossen sind. Und die Verwendung eines internen Hall-Effekt-Lagesensors löst das zweite Problem. Das Ergebnis ist eine programmierbare Lösung mit besserem Steuerverhalten als Pneumatiksysteme, höheren Verstellgeschwindigkeiten als Spindeltriebe und mehr Zuverlässigkeit als Riemenantriebe.
Primärteil ist ein Gehäuse
Der Servo Tube besteht aus einem Primärteil (Forcer) mit den elektrisch gespeisten Antriebswicklungen und dem Sekundärteil (Thruster), einer Edelstahl-Antriebsröhre von 25 mm Durchmesser mit den enthaltenen Selten-Erde-Permanentmagneten. Die Wechselwirkung zwischen dem beweglichen Magnetfeld des Primärteils und dem festen Magnetfeld des Sekundärteils schafft eine magnetische Kraft, die das Primärteil antreibt. Das Primärteil des Servo Tube ist ein robustes IP67-konformes Gehäuse, das die Hall-Sensoren zur Lagebestimmung und die Wicklungen enthält.
Die integrierten Hall-Sensoren erlauben infolge der exakten Feldlinien eine hochpräzise Lagebestimmung. So wird eine Wiederholgenauigkeit von 12 µm erreicht. Neben einer direkten Kostensenkung machen diese Sensoren auch Schluss mit den zeitraubenden Einrichtungs- und Justierungsarbeiten – ein Dauerproblem herkömmlicher externer Encoder.
Einfachste Konfiguration
Dank seiner windowsbasierten Software CME2 (Copley Motion Explorer 2), lässt sich der Servo Tube besonders leicht konfigurieren. Mit CME2 kann er auf zahlreiche Faktoren hin optimiert werden: Verstellgeschwindigkeit, Lage und definierte Abfahrprozeduren. Zudem lassen sich mit dem Programm Bewegungsprofile einrichten. Mittels SPS oder Schalten können diese vorprogrammierten Profile dann automatisch ausgelöst werden. Während CME2 auch rotatorische und lineare Motoren anderer Hersteller unterstützt, gestalten vorkonfigurierte Bewegungsprofile und eine automatische Feinabstimmung die Installation und Bedienung des Servo Tube extrem einfach.
Bewegungsprofile definieren
Die Bewegungsprofile werden von einem netzgespeisten Xenus-Indexer definiert. Er kann Indextabellen definieren, Parameter ändern, I/O-Signale verarbeiten oder Ablaufsteuerungen aus Indextabellen und Befehlen erstellen. Jeder Parameter kann einem Register zugeordnet werden, sodass Adhoc-Anpassungen durch eine übergeordnete Steuerung möglich sind. Eindeutige Diagnosen und hoch entwickelte Oszilloskop-Hilfsmittel vereinfachen die Inbetriebnahme, während das „Autophasing“ selbsttätig vertauschte Encoder-Leitungen oder falsch verdrahtete Hallsignale bzw. Motorphasen kompensiert. Xenus-Indexer benötigen eine Einspeisung von 50/60 Hz bei 120 oder 240 V AC und verzichten so auf sperrige, kostenintensive DC-Netzteile. Die Dauerverstellkraft des Servo-Tube beträgt 51 bis 104 N bei einer Spitze von 662 N. Der Aktor erreicht eine maximale Beschleunigung von 527 m/s2 und eine Verstellgeschwindigkeit von 6 m/s bei einer Auflösung von bis zu 12 µm.
Zusammen mit einem passenden Xenus-Indexer stellen Servo Tube-Aktoren ein vollständiges, kostenoptimiertes Positionier-Subsystem für Stapel-, Schneide-, Pressen-, Beschichtungs-, Abfüll- und Handhabungssysteme dar. Pneumatische und hydraulische Leitungen können vollkommen entfallen. Für die einfache Bedienung lassen sich mittels externem Mehrpunkt-Ziffernradschalter die in Xenus gespeicherten Bewegungsprofile abrufen. Am anderen Ende der Leistungspalette ist der Servo Tube in der Lage, CANopen-Positionierungsprofile auszuführen, die über den CAN-Bus an Xenus übermittelt werden.
Die einfache, zweiadrige CAN-Schnittstelle gilt als zuverlässige und kostengünstige Lösung speziell für industrielle Anwendungen. Durch die Einbindung des übergeordneten CANopen-Protokolls in seinen Antrieben nutzt Copley Controls Prozessdatenobjekte (PDOs) und Dienstdatenobjekte (Service Data Objects, SDOs) zur Kommunikation zwischen den Netzknoten.
Ein PDO wird für die Kommunikation zwischen den Antrieben in einer verteilten Steuerungsarchitektur verwendet. Ein intelligenter Copley Controls-Antrieb koppelt die Regelkreise für eine enge Synchronisation der Achsen. Werden mehr Achsen benötigt, wird einfach ein weiterer Antrieb im CANopen-Bus hinzugefügt, ohne das eine zusätzliche Steuerung oder Breakout-Box benötigt werden. Für vereinfachte Anfahrprozeduren und minimale Umrüstzeiten im Chargenbetrieb können mit einem SDO die Ansteuerungsparameter bei laufendem System über das Netzwerk konfiguriert werden. rvo Tube-Aktor: programmierbares Linear-Komplettsystem zum Einsatz mit PC- oder SPS-basierten Steuerungen.
Servo Tube-Aktor KEM 536
Xenus-Indexer KEM 537

Kurzprofil Copley Controls
Copley Controls ist einer der führenden Anbieter von Hochleistungsverstärkern und Achsteuerungslösungen für OEMs in den Branchen Halbleiterfertigung, Medizintechnik, Pharmazeutik sowie automatisierte Montage und Endkontrolle. Mit seiner Zentrale in den USA und einem Tochterunternehmen in Großbritannien (Copley Motion Systems LLC) blickt Copley Controls auf eine 20-jährige Erfahrung im OEM-Geschäft.

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