Die Servohubsysteme von Knight ermöglichen eine kontrollierte Übertragung von Arbeitslasten, indem sie die für die Anwendung erforderliche Präzision verbessern und die Geschwindigkeit erhöhen. Als Erweiterung der natürlichen Bewegung eines Bedieners verbessert diese Technologie die Genauigkeit und Wiederholbarkeit einer Anwendung. Unnötige Bewegungen werden vermieden, die Reaktionszeiten verkürzt und die Trägheit bei schweren Lasten hat nur noch geringe Auswirkungen. Bei Servohubwerken von Knight ziehen Bediener einfach am Handgriff und können die Last mit sofortiger Reaktion bewegen, es ist kein Tastendruck erforderlich.

Knight-Servohubwerke gehören zur Gruppe der intelligenten Hilfsmittel (Intelligent Assist Device, IAD) für die ergonomische Materialhandhabung. Sie werden weltweit in zahlreichen Branchen eingesetzt und zumeist individuell an die jeweilige Anwendung angepasst. „In den USA gibt es die Vorschrift, dass ein Arbeitgeber eine Hilfsvorrichtung bereitstellen muss, wenn ein Mitarbeiter über acht Stunden hinweg mehr als sieben Kilogramm wiederholt anheben muss“, erläutert Douglas J. Jones, Controls/Application Manager bei Knight Global. „Wir konzentrieren uns vor allem auf die Automobilzulieferindustrie. Unsere Hebezeuge sind durch die redundante Sicherheitskette absolut sicher und erfordern wenig bis gar keine Wartung.“

Eine Lösung für viele Aufgaben

In den einachsigen Servohubwerken von Knight kommt standardmäßig der Servoverstärker SD3 von Sieb & Meyer zum Einsatz. Er vereint dort als All-in-One-Lösung die Funktionen einer SPS, eines Servoverstärkers und digitalen und analogen I/O-Schnittstellen. Der Hintergrund: Knight Global verwendet in seinen Servohubsystemen Wägezellen, die die Hublasten und die Auf- und Abbewegung kontinuierlich überwachen. Nur so lässt es sich gewährleisten, dass das System die Nutzlast sicher kontrolliert und intuitiv auf die Bewegungen des Bedieners reagiert. „Die in den SD3 integrierte Steuerung muss die von den Wägezellen bereitgestellten Informationen richtig interpretieren, um eine reibungslose Reaktion zu ermöglichen“, so Douglas J. Jones. „Wir arbeiten mit selbst entwickelten Algorithmen, die die Bewegung steuern, wobei die Anweisungen möglichst schnell umgesetzt werden müssen.“ Der SD3 ermöglicht es, dass diese Algorithmen mit der erforderlichen Geschwindigkeit laufen, wobei die Rechenleistung des Produkts noch bei Weitem nicht ausgereizt ist. Der Servoverstärker kommuniziert über verschiedene Netzwerkprotokolle und Schnittstellen mit einer Vielzahl angeschlossener Geräte. Unter anderem hostet er eine benutzerdefinierte Website und ist in die universelle Interface-Software von Knight integriert.
„Das individuelle Steuerungsprogramm für den SD3 hat Knight selbst entwickelt“, erläutert Ralph Sawallisch, Key Account Manager Antriebselektronik bei Sieb & Meyer. „Genau für solche Zwecke ist der SD3 als sogenannter offener Servoverstärker konzipiert. In diesem konkreten Fall kann Knight auf eine übergeordnete Steuerung verzichten, da das Programm direkt auf dem Servoverstärker abgearbeitet wird. Das bringt dem Kunden einen klaren Mehrwert.“ Douglas J. Jones kann das bestätigen: „Der SD3 hat einen Open-Source-Charakter, der uns eine außergewöhnliche Freiheit bei der Erstellung speziell zugeschnittener Funktionen ermöglicht. Die Linux-basierte Umgebung bietet Potenziale, die in vielen anderen Plattformen nicht realisierbar sind. Aus Hardware-Sicht bieten Optionsmodule das Potenzial für weitere Anpassungen und Upgrades.“

Individuell anpassbar für vielfältige Einsatzgebiete

Mit dem SD3 bietet Sieb & Meyer eine Lösung für komplexe Antriebsaufgaben, zum Beispiel hochdynamische Positionieranwendungen oder für das servomotorische Schrauben und Pressen. Es handelt sich um einen intelligenten Servoverstärker in verschiedenen Leistungsklassen bis 55 kVA. Zusätzlich stehen vielfältige Softwarefunktionen sowie ein integrierter Web-Server zur Verfügung. Für den Servoverstärker SD3 sind Optionsmodule für eine Profinet- und eine Ethercat-Master-Schnittstelle sowie für die Feldbus-Schnittstellen CAN­open und Ethercat (CoE) erhältlich.
„Servoverstärker werden oftmals zur Realisierung von Bearbeitungsprozessen eingesetzt, bei denen ein Großteil des Know-hows im Bewegungsprofil und der Auswertung von Prozessgrößen liegt“, erläutert Sawallisch. „Mit dem Servoverstärker SD3 stellen wir unseren Kunden eine individuelle Lösung inklusive eines geschützten Applikationsbereichs zur Verfügung.“ Durch die mitgelieferten Funktionsblöcke kann sich der Kunde auf seine Kernkompetenz fokussieren und eigenständig Applikationslösungen programmieren (z. B. in C/C++). Der SD3 verfügt über ein offenes Betriebssystem. So können weitere kundenseitige Funktionen und Programme zeitgleich ausgeführt werden, zum Beispiel User-Interface, Statistik, Kameraintegration, Kommunikation und Datenspeicherung. Über ein USB-angesteuertes Operator-Panel lässt sich eine gute Visualisierung des Prozesses und ein leicht verständliches User-Interface erzeugen. Zudem bietet der SD3 durch die Integration eines OPC-UA-Servers eine zukunftsorientierte Plattform, um Anwendungen im Bereich Industrie 4.0 bzw. IIoT zu unterstützen.

Fazit: Passt zur Anwendung mit Potenzial zur Weiterentwicklung

„Für uns ist der SD3 ein Produkt, das zu unserer Anwendung passt und sich mit der Zeit weiterentwickeln kann“, betont Douglas J. Jones. Neben der großen Flexibilität ist für den Hersteller von Servohubsystemen auch die robuste Ausführung des Servoverstärkers ein Vorteil: Durch das entsprechend ausgeführte Gehäuse ist die Lösung beständig gegen Stöße und verhindert das Eindringen von Fremdpartikeln. Neben der Sicherheitsfunktion STO (Safe Torque Off) ist für Knight auch die Abtastrate von 0,5 ms relevant. Nicht zuletzt hat die Beratungsleistung von Sieb & Meyer überzeugt: „Bei der Integration des SD3 in unser Produkt hat uns das Unternehmen stark unterstützt und die Lösung kontinuierlich angepasst, um unseren Anwendungen gerecht zu werden“, so Douglas J. Jones abschließend. 

Autor
Torsten Blankenburg, Vorstand Technik