Escon2-Baureihe von maxon Kompakte Steuerungselektronik für dynamische Antriebssysteme

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Elektrische Antriebe sind ein zentraler Baustein heutiger Produktions- und Robotiksysteme – von Fertigungsanlagen bis hin zu Analysegeräten. Entscheidend für Dynamik, Präzision und Effizienz ist dabei die Elektronik, die Motoren regelt und sich nahtlos in Maschinensteuerungen integriert.

Moderne Produktionstechnik verlangt zunehmend nach vernetzten und flexibel konfigurierbaren Anlagen. Maschinen müssen sich schnell an neue Produkte, Prozesse oder Losgrössen anpassen können. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Steuerungselektronik der Antriebe. Sie regelt Drehzahl und Drehmoment, verarbeitet Sensorsignale und stellt gleichzeitig die Schnittstelle zur Maschinensteuerung und zu übergeordneten Systemen dar. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind leistungsfähige und zugleich kompakte Servokontroller gefragt. Mit der Escon2-Baureihe stellt maxon eine neue Produktgeneration für anspruchsvolle industrielle Antriebsaufgaben vor.

Escon2 - Eine Produktlinie für viele Anwendungsfälle

Die Escon2-Plattform bietet Drehzahl-, sowie Strom-/Drehmomentregelung kombiniert mit hochintegrierten leistungsstarken Endstufen und bildet damit die perfekte Kombination mit BLDC- und DC-Motoren für Anwendungen in Industrie, Robotik, Medizin- und Analysetechnik. Von der kleinsten «Escon2 Nano 24/2» (23x16mm, 2.5g) bis zur leistungsstarken «Escon2 Compact 60/30» (bis 60V / 30A) bietet das Escon2 Produktspektrum die jeweils passende Lösung als «Plug-in»-Modul für kundenseitige Elektronikboards und ermöglicht mit den anschlussfertigen «Compact»-Bauformen oder im Gehäuse die schnelle Integration im Geräte- und Maschinenbau.

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Die flexible Kommandierung und Überwachung der Escon2 erlaubt sowohl die Verwendung vorkonfigurierter I/O-Funktionen als auch die Einbindung in Canopen Systeme basierend auf dem CiA402 «Device Profile for Drives and Motion Control». Typische Einsatzbereiche finden sich beispielsweise in Produktionsanlagen, in Robotiksystemen oder in Analysegeräten. In Handling- und Positioniersystemen sorgen präzise geregelte Antriebe für schnelle und reproduzierbare Bewegungsabläufe. In Robotikanwendungen ermöglichen kompakte Servokontroller die Integration leistungsfähiger Antriebe auch bei begrenztem Bauraum. In Analyse- und Laborsystemen wiederum kommt es auf besonders ruhige und präzise Bewegungen an.

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Performante Regler und hohe Leistungsdichte in kompakter Bauform

Bei der Escon2 gilt «Maximale Leistung bei minimaler Grösse». Feedbacks von maxon-Kunden bestätigen diesen Ansatz: «Trotz des kleinen Volumens sind die Escon2-Servokontroller sehr leistungsfähig und erreichen die spezifizierten Motorströme, beziehungsweise Drehmomente und Drehzahlen auch im Dauerbetrieb bei hoher Energieeffizienz». 10 kHz Drehzahlreglertakt, 50 kHz Stromreglertakt, feldorientierte Regelung (FOC = Field Oriented Control) in Kombination mit modernsten Regleralgorithmen und überlastfähigen Leistungsendstufen erlauben es Antriebseinheiten hohen Beschleunigungen und präzisen Bewegungsprofilen zu folgen. Dies ermöglicht schnellere Zyklen und einen höheren Durchsatz bei gleichbleibend hoher Qualität der produzierten Güter.

Die feldorientierte Regelung erzeugt sinusförmige Motorströme über den gesamten Drehzahlbereich bis zu 120 000 U/Min. Selbst bei EC-Motoren nur mit Hallsensoren (ohne Encoder) erlaubt ein neues, von maxon zum Patent angemeldetes Verfahren eine viel präzisere Drehzahlmessung als bisher möglich. Hallsensoren bieten prinzipbedingt nur eine geringe Auflösung pro Rotorumdrehung und die Schaltflanken sind aufgrund üblicher Fertigungstoleranzen nicht 100% perfekt über eine Motorwellenumdrehung verteilt. Das maxon Verfahren, welches bei der Escon2 erstmalig zum Einsatz kommt, analysiert während den ersten Motorumdrehungen die Schaltflankenverteilung der Hallsensoren und generiert daraus eine virtuelle, präzise Sensorinformation. Bereits ab einer Drehzahl von wenigen hundert U/min ist die Drehzahlstabilität und Laufruhe des Motors auf dem Niveau von Systemen mit Encoder-Feedback.

Die Hallsensor-basierende Drehzahlregelung der Escon2 bietet eine bessere Laufruhe und weniger Motorstrom-Oszillationen entlang dem Sollwert als die meisten Vergleichssysteme. Ein möglicher Verzicht auf den Encoder bedeutet eine Kosteneinsparung und Reduktion des Verdrahtungsaufwandes.

Offene Schnittstellen für Kommandierung und Datenaustausch

Für den Einsatz in automatisierten Maschinen ist die einfache Integration in bestehende Steuerungs- und Kommunikationsarchitekturen entscheidend. Servokontroller müssen sowohl klassische analoge Signale als auch moderne Feldbus- und Kommunikationssysteme unterstützen. Escon2 bietet analoge und digitale Ein-/Ausgänge und Bus-Schnittstellen wie USB, serielle Schnittstelle / RS232 und CAN (CiA402) zur Konfiguration, präzisen Kommandierung und Zugriff auf Daten für die Prozessüberwachung, IoT und Predictive Maintenance.

Basierend auf dem CiA402 Canopen Device Profile werden «PVM – Profile Velocity Mode», «CSV – Cyclic Synchronous Velocity» und «CST – Cyclic Synchronous Torque» Mode unterstützt. Zusätzlich stehen mit «IOVM - I/O Velocity Mode» und «IOCM - I/O Current Mode» zwei maxon-spezifische Betriebsarten zur Verfügung, welche die Ansteuerung über analoge und digitale Ein-/Ausgänge mit dem performanten Datenaustausch und Prozessfeedback via Feldbus kombinieren. Dies garantiert maximale Flexibilität, Kompatibilität und Skalierbarkeit für den Einsatz in einfachen Geräten mit analoger Ansteuerung bis zu voll-digitalen Systemen basierend auf Canopen. Ein Systemintegrator fasste es so zusammen: «Das von der Escon2 genutzte standardisierte CiA402 Canopen Device Profile reduziert Integrations- und Entwicklungsaufwand und das Risiko der Inkompatibilität beim Einsatz von gemischten Systemkomponenten.»

Antriebe der Zukunft

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Updates und anwendungsspezifische Erweiterungen

Anwenderfeedbacks und Anfragen zu Funktionserweiterungen werden von maxon gesammelt und priorisiert. Die Escon2 Funktionalität wird über regelmässige Updates kostenfrei erweitert. Für Serienkunden bietet maxon die Entwicklung von kosten- und funktionsoptimierten Individuallösungen an.

Mit «Motion Studio» rasch und sorglos zum Ziel

Die erfolgreiche Inbetriebnahme von neuen Antrieben ist nach nur wenigen Eingaben und Klicks in maxon’s «Motion Studio» Software und dem «Startup Wizard» und automatischem «Regulation Tuning» abgeschlossen. Die erstellte Systemkonfiguration kann abgespeichert und auf weitere Escon2 Steuerungen übertragen werden. Mit ihrer Kombination aus hoher Leistungsdichte, flexiblen Schnittstellen und präziser Regelung eignet sich die Escon2-Plattform für eine Vielzahl moderner Automationslösungen. Entwickler können damit kompakte und leistungsfähige Antriebssysteme realisieren, von einzelnen Bewegungsachsen bis zu komplexen mechatronischen Systemen.

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