Integrated Motion Device Sichere und effiziente Bewegungssteuerung im Maschinenbau

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Synapticon GmbH

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Auf der SPS hat Synapticon den Somanet Integro, eine komplett neuen Produktlinie zur Bewegungssteuerung im Maschinenbau, präsentiert. Für die vollständig integrierte Servolösung mit hoher Leistungsdichte hat der Integrated Motion Spezialist seine Erfahrungen in der Robotik genutzt. Ziel ist es, Produkte kompakter konstruieren zu können.

Mit der Premiere einer komplett neuen Produktlinie und dem Eintritt in ein für das Unternehmen neues Marktsegment startet die Synapticon GmbH die diesjährige SPS in Nürnberg. Der Spezialist für Integrated Motion hat der Öffentlichkeit erstmals seine neue Eigenentwicklung Somanet Integro präsentiert. Bis dato hat Synapticon mit seiner Technologie vor allem die Hersteller von Cobots, AGVs und AMRs unterstützt, die dadurch in die Lage versetzt werden, ihre Produkte kompakter zu konstruieren, einfacher zu warten, mit mehr Sicherheitsfunktionen auszustatten, produktiver und energieeffizienter zu machen sowie schneller und günstiger zu produzieren.

Erfahrungen aus der Robotik nutzen dem Maschinenbau

All diese Vorteile macht Synapticon mit seinem neuen Integrated Motion Device Somanet Integro nun auch dem klassischen Maschinenbau verfügbar. Das Unternehmen sieht dort einen grossen Bedarf an einer entsprechenden Lösung, nachdem die Trends hier in der Elektrifizierung, dem zunehmenden Einsatz von Gleichstromversorgungen, der Reduzierung der Versorgungsspannung, auch durch die Mobilisierung von (dann batterie-basierten) Systemen, der Erweiterung der funktionalen Sicherheit, der Vereinheitlichung der Kommunikation und schliesslich der Dezentralisierung liegen.

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«Im vergangenen Jahr haben fast 60 Prozent der Maschinenbauer in Deutschland ihre Ausgaben für Forschung und Entwicklung erhöht, um weiterhin erfolgreich zu sein. Für die Zukunft erwarten über 50 Prozent weiterhin steigende Ausgaben für F&E. Mit Somanet Integro liefern wir nun ein Produkt, das Antworten auf viele der transformativen Trends bietet. Wir haben in den vergangenen Jahren in der Robotik-Branche bewiesen, welchen Einfluss unser Technologie-Ansatz hat», berichtet Nikolai Ensslen, Gründer und CEO von Synapticon. «Unser Eintritt in die Branche der Maschinenbauer ist für uns ein immenser Schritt. Haben wir bisher mit Produkten wie Somanet Circulo vor allem den Robotik-Markt adressiert, der in Deutschland ein Volumen von knapp unter 3 Milliarden Euro hat, so peilen wir nun mit Somanet Integro einen Markt an, dessen Volumen in Deutschland nahezu 100 Mal so gross ist und in 2025 bei fast 300 Milliarden Euro liegen soll.»

Jahrzehnte alte Paradigmen ablösen – der Schaltschrank wird zur Mottenkiste

Seit Jahrzehnten gilt im klassischen Maschinenbau der Schaltschrank als unverzichtbar, wenn es um die Bewegungssteuerung geht. Die Automatisierung mit anspruchsvoller Motion Control besteht jeher aus diskreten Komponenten, die über lange Zeit hinweg prinzipiell unverändert geblieben sind, was grundlegende Verbesserungen sehr schwierig und teuer sowie stellenweise unmöglich macht.

Auf dem Weg zu leistungs- und wettbewerbsfähigeren Produkten haben Maschinenbauer heute u.a. mit den folgenden Herausforderungen zu kämpfen:

• Die Vielzahl benötigter, diskreter und sperriger Automationskomponenten mit geringer Leistungsdichte verschwenden Platz und mehr Energie als nötig

• Zeitaufwändige Integration, Schaltschrankplanung und -bau sowie die Abstimmung der Komponenten aufeinander erhöhen Kosten und bremsen Innovationen

• Niedrige Effizienz und nicht ausreichendes thermisches Management begrenzen die Leistung und damit die Einsatzmöglichkeiten insbesondere von existierenden dezentralen Motion-Lösungen

• Die schlechte Wartbarkeit von dezentralen Antriebslösungen macht sie für viele Maschinenbauer überdies zu keiner sinnvollen Option

• Präzision und Qualität sind von aufwendigen Produktionsverfahren für Motoren und Getrieben abhängig, die Möglichkeiten der Digitalisierung werden von traditionellen Komponenten nicht ausgeschöpft

• Funktionale Sicherheit lässt sich meist nur durch Zusatzhardware realisieren, die die Konstruktion verkompliziert Kosten zusätzlich erhöht

• Die wenigsten Automationskomponenten sind für den Einsatz in mobilen Systemen wie AGVs oder mobilen Manipulatoren geeignet, die immer mehr Bestandteil künftiger Produktionsanlagen und damit des Maschinenbaus werden

«Es liegt auf der Hand, dass im Maschinenbau ein dringender Bedarf an sichereren, effizienteren und kostengünstigeren Lösungen zur Bewegungssteuerung besteht, die zu attraktiven Kosten in Massenproduktion hergestellt werden können», bilanziert Nikolai Ensslen. «Mit Somanet Integro präsentieren wir eine vollständig integrierte Servolösung, einschliesslich hochauflösender Multiturn-Positionssensoren, Safe-Motion-Option und einer perfekten mechanischen Integration in Standard-Industrie-Servomotoren. Der «Point of Motion» wird nun neu definiert, indem proprietäre digitale Technologie genutzt wird, die es ermöglicht, das volle Potenzial der Kombination moderner Hard- und Software für eine deutlich effizientere Automatisierung auszuschöpfen.»

Die neue Lösung von Synapticon kombiniert auf die typische Art der Integrated Motion Devices, für die das Unternehmen inzwischen steht, den Servoantrieb, einen hochauflösenden, batteriefreien Multiturn-Geber, anspruchsvolle funktionale Sicherheit sowie eine sehr leistungsfähige Lösung für die mechanische und thermische Integration mit Servomotoren.

Die auch als Integrated Servo Solution bezeichnete Lösung bietet einige revolutionäre Vorteile:

• Ermöglicht zwischen 90-500% höhere Leistungsdichte als bestehende integrierte Motoren

• Kein Derating: Der integrierte Motor liefert die gleiche Leistung wie der gleiche Motor mit externem Servoantrieb

• Kein zusätzlicher Platzbedarf: Servoantrieb innerhalb des Platzes, der normalerweise von der Verkabelung oder dem Positionsrückmelder eingenommen wird

• 10 Sekunden Schraubmontage und Austausch der Elektronik ohne Steckverbinder

• Integrierter, hochgenauer, batterieloser Multiturn-Geber

• Fortschrittliche funktionale Sicherheit inkl. Safe Motion Funktionen und sicherem Feldbus

• Universelle Feldbusschnittstelle (EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP, CAN und bereit für zukünftige Erweiterungen)

• Passt zu jedem industriellen Servomotor mit 50-100 mm Flanschgrösse

Bis zu 500% höhere Leistungsdichte als bestehende Lösungen

Die Somanet Integro Reihe realisiert ein patentiertes, hoch optimiertes thermisches Endstufen-Design und Integrationskonzept. In Kombination mit Synapticons proprietärer, modellprädiktiver Stromregelungstechnologie, die Schaltverluste um mehr als 50% reduziert, werden erstmals integrierte Motoren ermöglicht, die bei der gleichen Grösse dauerhaft das gleiche Leistungsniveau realisieren können, wie schaltschrank-basierte, separierte Servosysteme, die aktiv gekühlt werden müssen.

«Trotz seines extrem kompakten Designs liefert Somanet Integro ein Vielfaches an Leistungsdichte im Vergleich zu bestehenden integrierten Servomotoren. Erste Tests belegen eine Steigerung von bis zu 500%. Ein solches Mass an Effizienz und thermischem Management ist unerreicht», erläutert Ensslen. «Dieses neue Integrated Motion Device liefert die notwendigen Voraussetzungen für benötigte Fortschritte in der Automatisierung, modernere Maschinen und kosteneffizientere Robotik. Dezentrale Antriebstechnik ist zum ersten Mal bereit, das klassisch separierte Pendant kompromisslos zu ersetzen. Man kann das durchaus als eine Revolution bezeichnen.»

Technische Fakten zusammengefasst:

• Für Servomotoren bis 2kW Dauerleistung geeignet

• Maximaler Strom: 60 und 120 Aeff

• Spannungsbereich: 24 bis 60 VDC

• Bus-Schnittstellen: EtherCAT, EtherNet/IP, PROFINET, CAN

• Integrierter Encoder: 12–21 Bit absoluter Multiturn

• Sicherheitsstandards: STO, SBC, Safe Motion (Option) mit FSoE, SS1, SS2, SOS, 4 x SLS, Sichere Prozessdaten für Position, Geschwindigkeit und Drehmoment, alle auf SIL3

• Schutzklasse: bis IP69

• Stecker-Optionen: M12+M8 sowie Y-Tec/I-Tec Single CablePle Cat.3

Entwicklungsmuster sind für den breiten Markt ab Q2/2024 verfügbar, der Serienstart ist für Q4/2024 geplant.

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