Antriebstechnik / Achsen Allgemein: Kontinuierlich, Zyklisch, Gebertypen

Automatinator

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Hallo zusammen

Ich habe diverse Fragen Rund um die Antriebstechnik und die Welt der elektrischen Achsen.

(1) Achse/Antrieb: Kontinuierlich oder Zyklisch
Wann ist eine Achse (z.B. Servoantrieb) als kontinuierlich, wann zyklisch bezeichnet? Habe das schon in diversen Fach-Artikel/-Unterhaltungen gehört. Bezieht sich das auf den Gebertyp? auf das Achse-Verhalten im Prozess?

(2) Geber: Absolut oder Absolut zyklisch
Bezieht sich das auf den Achstyp (1) wie vorher Beschrieben? Oder hat das mit Single und Multiturn Abs.-Geber zu tun?

3) Modulo
Wann muss ich eine Achse also Modulo behandel? Wann kann ich wählen ob mit oder ohne Modulo? Ist dies an den Gebertyp (2) gebunden? oder an den Achstyp (1) ?

4) Kombination Achstyp mit Gebertyp
Was muss ich beachten bei verschieden Konstellationen von Achstypen mit Gebertypen? Welche Konstelationen ergeben keinen Sinn (workaround nötig z.B.)?
Z.b kontinierlich Achs mit single-turn Absolut-Geber
oder zyklische Achse mit Inkremental-Geber
oder zyklische Achse mit multi-turn Absolut Geber


Danke und Gruss
Automatinator
 
Guten Abend, Themenstarter,

das sind mal interessante Fragen.
Ich hab auf keine eine vernünftige Antwort. Sorry.
Wahrscheinlich wird es vielen der Mitleser hier ähnlich gehen; ist eben doch eher ein "Rand-Thema" der normalen Antriebstechnik.

Ich denke, bei einer Firma, die "Sinumerik" vertreibt, sollte man Antworten bekommen KÖNNEN, WENN man an die richtigen Leute rankommt.
Oder mal schauen, ob man bei einer japanischen Firma wie Mitsu oder Fan..c ein Vertriebsgespräch anfängt, in dessen Verlauf man versucht, diese Fragen beantwortet zu bekommen.
Ich weiß, das ist nicht die feine englische Art, aber...so würde ich vorgehen (ich hoffe, daß hier kein Mitarbeiter dieser Firmen mitliest...aber hätten sie dann nicht schon geantwortet?)
Viel Erfolg!

wünscht Dir Mathias

PS: Schreib doch mal, ob Du gute Antworten, über welchen Weg auch immer, erhalten hast.
 
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Ich habe diverse Fragen Rund um die Antriebstechnik und die Welt der elektrischen Achsen.
Alle Fragen klingen recht theoretisch, so als ob du selber noch nie einen Servoantrieb durchgeplant oder in Betrieb genommen hast. Die Fragen ließen sich größtenteils mit etwas Praxiserfahrung beantworten.

(1) Achse/Antrieb: Kontinuierlich oder Zyklisch
Wann ist eine Achse (z.B. Servoantrieb) als kontinuierlich, wann zyklisch bezeichnet? Habe das schon in diversen Fach-Artikel/-Unterhaltungen gehört. Bezieht sich das auf den Gebertyp? auf das Achse-Verhalten im Prozess?
Die Begriffe scheinen mir jetzt nicht direkt aus der elektrischen Antriebstechnik zu kommen. Am ehesten lassen sie sich mit dem Verhalten ein Aktors allgemein beschreiben.
Eine kontinuierliche Bewegung ist z.B. ein Förderband das immer läuft, oder ein Lüfter im Dauerlauf. Am ehesten mit dem S1-Betrieb vergleichbar.
Als zyklisch würde ich eine Bewegung bezeichnen, die immer wieder nach dem gleichen Muster abläuft - z.B. eine Portalachse, welche von A nach B fährt und dann wieder von B nach A.

(2) Geber: Absolut oder Absolut zyklisch
Bezieht sich das auf den Achstyp (1) wie vorher Beschrieben? Oder hat das mit Single und Multiturn Abs.-Geber zu tun?
Ein absolutes Messsystem ist per Definition absolut. Typische Vertreter sind die WCS3B von Pepperl & Fuchs oder BTL7 von Balluff, also typische Lineargeber.
Ein absolutes zyklisches Messsystem ist nur in einem bestimmten Bereich absolut. Der absolute Bereich eines Singleturn Absolutwertgebers ist eine Geberumdrehung, jene eines Multiturn Gebers ist meist 4096 Geberumdrehungen - egal wie man es treibt, wenn man das Ding lange genug in eine Richtung dreht kommen die gleichen Werte wieder.
Letzteres fällt in der Praxis meist nicht auf, da bei Handlingachsen der Verfahrbereich meist kürzer ist als der Zählbereich des Multiturn-Gebers.

3) Modulo
Wann muss ich eine Achse also Modulo behandel? Wann kann ich wählen ob mit oder ohne Modulo? Ist dies an den Gebertyp (2) gebunden? oder an den Achstyp (1) ?
In der Informatik ist mit der Modulo-Funktion der Divisionsrest gemeint. Man nutzt die Modulo-Funktion, wenn man eine Endlosachse eine wiederkehrende rotative Bewegung fahren lassen will, z.B. ein Drehtisch oder ein Paternoster. Nimmt man als Beispiel einen Drehtisch mit einem Drehgeber in der Drehachse, der pro Umdrehung 4096 Schritt liefert, dann befindet sich der Drehtisch alle 4096 Geberschritte an der gleichen Position. Wird der Geberwert als 32 Bit Integer A abgebildet, dann ist die Position innerhalb der Umdrehung A MOD 4096. Die ganze Geschichte muss ganzzahlig exakt gerechnet werden, kommen Getriebeübersetzungen ins Spiel so müssen diese ganzzahlig bekannt sein - ich denke genauer willst du es nicht wissen.


4) Kombination Achstyp mit Gebertyp
Was muss ich beachten bei verschieden Konstellationen von Achstypen mit Gebertypen? Welche Konstelationen ergeben keinen Sinn (workaround nötig z.B.)?
Z.b kontinierlich Achs mit single-turn Absolut-Geber
oder zyklische Achse mit Inkremental-Geber
oder zyklische Achse mit multi-turn Absolut Geber
Das ist Geschmack- und Preissache. Wir verbauen 99% Multiturn Absolutwertgeber an Motoren und wenn Streckengeber im Einsatz 100% Absolutwertgeber. Inkrementelle Geber kommen nur vereinzelt bei Rollbahnen zum Einsatz. Bei einer Serienmaschine ist das vielleicht relevant, im Sondermaschinenbau ist es wichtiger, die Typenvielfalt klein zu halten.


lg
 
Ich hab auf keine eine vernünftige Antwort. Sorry.
Wahrscheinlich wird es vielen der Mitleser hier ähnlich gehen; ist eben doch eher ein "Rand-Thema" der normalen Antriebstechnik.
Sorry, aber schon lange keine so unqualifizierte Antwort mehr gelesen. Wer sich mit Servotechnik, eventuell nicht nur ein einem Hersteller, auseinandersetzt, wird prinzipiell auf genau diese Fragen stoßen.
 
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Danke Max der Zweite, war auch mein erster Gedanke!

Zu erstens: Ich kenn kontinuierlich/zyklisch nur bezogen auf die Achse/Applikation.
Typisch für kontinuierlich (continuous motion): durchlaufende Warenbahnen/Wickler, Lüfter/Pumpen/Kompressoren,...
Typisch für zyklisch (discontiniuous motion): Positionierachsen, Handlingsmaschinen,...

Ganz allgemein könnte man sagen, kontinuierlich=Anlagen, zyklisch=Maschinen

Zu zweitens: Ein Antrieb ist im allgemeinen ein von innen nach aussen geschachtelter Regelkreis (Stromregler, Drehzahlregler, Lageregler)
Bei einer optimalen Regelkreis, sind diese Regler aufeinander abgestimmt, somit müssen die Daten (Geberistwerte) auch zyklisch (zeitdiskret) für Drehzahl oder Lage zur Verfügung stehen. Wenn dies eben nicht synchron zur Zeitscheibe des Reglekreises zur Verfügung steht, gibt es Schwebungen/Sprünge in der Regelung (z.B. zweimal den gleichen Geberistwert)
Zum Begriff "absolut" dies bezieht sich auf den Geber und kann sich auch auf eine Positionierbewegung beziehen. Ich kann z.B. eine Achse lagegeregelt absolut auf 100mm (Position) verfahren oder eben auch relative um 100mm (Verfahrweg).

Zu drittens: das ist oben schon ganz gut erklärt

Zu viertens: spannende Frage...das hängt viel mit deiner Anwendung zusammen. Allgemein könnte man sagen, kontinuierliche Bewegungen mit einem inkrementellen Geber da du Drehzahlgeregelt bist. Bei einer zyklischen Bewegung einen Absolutwertgeber für Positionieranwendungen, hier ist die Mechanik dann ausschlaggebend ob du Multi oder Single Abs.Geber verwenden kannst/willst. Z.B. musst du bei einem Netzausfall einen Multiturngeber nicht wieder referenzieren (in den meisten Fallen).

Darf ich denn fragen was du für Maschinen planst?
 
Danke SUW für die Antworten.

Darf ich denn fragen was du für Maschinen planst?

TOP SECRET!!

;)

Schlauchbeutelverpackungsmaschine mit Zufuhrkette, Längs- und Quersiegelung usw...
Ich weiss die Quersiegelung ist eine zyklische aber was ist die Zufuhrkette mit definierten Abständen der Glieder (Förderer), die Bewegung ist kontinuierlich, aber ich muss zum Verpackungsmaterial positionieren (Zentriemarke)...
 
Hallo Automatinator,

ich vermute der Schlauchbeutel wird abgewickelt und verfährt mit einer konstanten Bahngeschwindigkeit, somit kontinuierliche Bewegung mit inkrementellen Geber.
Längsversiegelung werden "Heizrollen" sein, die während der Fahrt des Schlauchbeutels auf das Material links und rechts aufgesetzt werden.

Die Querversiegelung soll mittels einer Druckmarke die Position erkennen und versiegeln und schneiden? Wenn das Material (Schlauchbeutel) auch bei der Querversiegelung/Schneiden in Bewegung sein soll, musst du den Querschneider mit Versiegelung auf die Geschwindigkeit des Schlauchbeutels aufsynchronisieren (diskontinuierlich oder in deinen Worten zyklisch) vermutlich wird reicht ein singleturn-absolutwertgeber aus für die Aufsychronisierachse und die Querversiegelung.

Wichtig hierbei ist die Druckmarke mit Zeitstempel zu erkennen und daraus die Position sich zu merken auf die aufsynchronisiert wird. Das setzt jetzt dann aber eine Steuerung und eine taktsynchrone Kommunikation zwischen Steuerung und Umrichter vorraus.

Falls es ohne eine Technologie-Steuerung sein soll, würde sowas auch ganz im Antrieb funktionieren https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/109757232
 
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Üblicherweise läuft in solchen Horizontalverpackungsmaschinen die Zuführkette lagesynchron zum Quersiegler mit gewünschter Produktionsgeschwindigkeit.
Die Länge des Schlauchbeutels wird über die Geschwindigkeit der Längssiegeleinheit vorgegeben und darüber wird auch die Lage der Druckmarke relativ zum Quersiegler eingesteuert.

Dabei kommt es dann zwangsläufig zu einer Differenz der Quersieglerumfangsgeschwindigkeit zur Foliengeschwindigkeit, welches ggf. im Kontaktbreich der Quersiegelbacken ausgeglichen werden muss.
 
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Damit bekommt man dann eigentlich nmA. ein Bild wie folgt:

Quersiegler: zyklisch, Anzahl der Zyklen entspr. Anzahl der Quersiegelbacken pro Umdrehung.
Längstransport Folie: Kontinuierlich mit Lagesynchronisation Steuermarke/Quersiegler
Mitnehmerkette: Zyklisch im Mitnehmerabstand; Position relativ zum Quersiegler unter einbeziehung von Produktlänge und Beutellänge. Im einfachen Fall keine automatische Berechnung sondern eine bei Produktumstellung jeweils einzustellende Position.

Oft haben die Längstransporteinheiten noch eine Folienvorabrollung, um gleichmäßigen Folienzug zu gewährleisten. Da brauchts dann aber wieder sowas wie Tänzerregelung mit Folienspannung als Leitwert.

Als Gebersysteme in diesen Anwendungen genügen servoeigene Resolver.

Die Anpassung der Quersieglergeschwindigkeit wurde in älteren Maschinen mittels Excentergetrieben gemacht - heute hat man das equivalent in der Kurvenscheibe für die Lageregelung.
 
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Vielen Dank, hier schlägt Praxis die Theorie

@weinix_ machst du dann sowas mit einer Technologie-Steuerung wie Simotion oder realisierst du das komplett im Antrieb?
 
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Mach ich garnicht ;)
Hab solche Maschinen als Betreiber vor der Brust. Funktionsweise aus praktischer Anwendung beobachtet ;)

Wie die einzelnen Hersteller ihre tlw. komplexen Achsen ansteuern ist deren Betriebs-Knoff-Hoff. Ich hatte vor einigen Jahren mal mit unserer GF ein mögliches Retrofit einer älteren Maschine im Auge. Da hab ich mal nach theoretischen Ansätzen für die Achsenproblematik gesucht. Ist dann aber abgelehnt worden.

Da ich aber verschiedene Generationen kenne, lässt sich da einiges von den uralt Maschinen ohne viel Elektronik lernen.

In der für Retrofit angedachten Anlage war eine alte CNC-Achsensteuerung verbaut. Die neueren Generationen von SIG/Bosch haben die Achsensteuerung jetzt in der SPS (Rockwell).
Record (Italien) nimmt Parker-SPS mit Achsensteuerung.
Ich persönlich hatte eine Lösung mit Beckhoff im Auge.
 
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