Servoantriebe Stepper

Welche Schrittmotor-Endstufe ist die richtige?

Die Schrittmotor-Endstufen von RTA sind in fünf Gruppen unterteilt, je nachdem, wie sie Steuerbefehle empfangen und mit der Maschine kommunizieren.

• Schritt und Richtung (Step & Direction) — Maschinenanforderung: Ansteuerung einer Achse über Schritt- und Richtungssignale von einer SPS oder einem Motion Controller — Referenzmodelle: BSD02, A-CSD, HGD, PLUS, X-PLUS L2, MIND, X-MIND; Eurocard GMD und GMH für den Rack-Einbau.
• Schritt und Richtung mit Encoder-Rückführung — Maschinenanforderung: Erfassung der tatsächlichen Position und Erkennung von Schrittverlusten — Referenzmodelle: X-PLUS MS4, X-PLUS AS4 (Absolutwertgeber), CSD MS8.
• Feldbus — Maschinenanforderung: Industrielle Kommunikationsnetzwerke und zentrale Diagnose — Referenzmodelle: CSD ET und X-PLUS ET (EtherCAT), CSD HT (EtherNet/IP), CSD MT und X-PLUS MT (Modbus TCP/IP), FLEX-DRIVE.
• Multibus-Kombigeräte (Combo Units) — Maschinenanforderung: Unterstützung mehrerer Kommunikationsprotokolle auf einer Plattform — Referenzmodelle: HI-MOD und R-MOD, Baugrößen NEMA 23, 24 und 34.
• Programmierbare Schrittmotor-Endstufen — Maschinenanforderung: Lokale Ausführung von Bewegungsabläufen ohne separate SPS — Referenzmodelle: CSD J, MIND T, X-MIND K sowie .P-Versionen mit Encoder.

Für alle Modelle stehen technische Datenblätter zum Download bereit. Versorgungsspannung, Stromwerte und Kommunikationsschnittstellen müssen stets anhand der genauen Produktbezeichnung überprüft werden.

Schritt- und Richtungsendstufen: Die einfachste Verbindung zur SPS

Wenn die Steuerung Schritt- und Richtungssignale direkt erzeugt, bietet eine Step/Dir-Endstufe die einfachste Lösung. Sie wird für Positionierachsen, Dosiersysteme und Rundschalttische eingesetzt. Die SPS berechnet das Bewegungsprofil, während die Endstufe den Strom in den Motorwicklungen regelt.

Das RTA-Sortiment umfasst kompakte, gleichstromversorgte Endstufen sowie Modelle mit direkter Netzversorgung von 110–230 VAC. Für die Integration der Elektronik in Baugruppenträger stehen außerdem Eurocard-Ausführungen zur Verfügung.

Einige Modelle, beispielsweise X-PLUS, unterstützen zusätzlich einen Analogeingang von ±10 V und die Kommunikation über Modbus RTU auf RS-485.

Diese Lösung eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen ein Schrittmotor über eine SPS gesteuert werden soll, ohne ein zusätzliches industrielles Kommunikationsnetzwerk einzuführen.

Schrittmotor-Endstufen mit EtherCAT, EtherNet/IP und Modbus TCP/IP

Maschinen mit mehreren Achsen müssen häufig Parameter, Betriebszustände und Alarmmeldungen mit einer zentralen Steuerung austauschen. In solchen Anwendungen vereinfachen EtherCAT-Schrittmotor-Endstufen oder andere netzwerkfähige Antriebe die Verkabelung und Diagnose.

RTA bietet drei Kommunikationsprotokolle an. EtherCAT ist für die Produktfamilien CSD ET, X-PLUS ET und FLEX-DRIVE verfügbar. EtherNet/IP wird von CSD HT unterstützt. Modbus TCP/IP steht für CSD MT und X-PLUS MT zur Verfügung.

Die Auswahl richtet sich nach dem bereits vorhandenen Kommunikationsnetzwerk der Maschine. Das Protokoll selbst verändert nicht das Drehmoment des Motors, ermöglicht jedoch die Integration von Steuerbefehlen und Prozessinformationen in eine gemeinsame Automatisierungsarchitektur.

Schrittmotor-Endstufen mit Encoder: X-PLUS und CSD MS8

Die Endstufen der Serie Schritt und Richtung mit Encoder-Rückführung erfassen die tatsächliche Rotorposition. Dadurch können sie Synchronisationsverluste erkennen und auch bei wechselnden Lastbedingungen eine zuverlässigere Bewegungssteuerung ermöglichen.

X-PLUS AS4 arbeitet mit einem Absolutwertgeber und ermöglicht die Beibehaltung der Positionsreferenz. X-PLUS MS4 und CSD MS8 ergänzen das Sortiment für Schrittmotoren mit Encoder.

Diese Plattformen integrieren außerdem die Sicherheitsfunktion STO (Safe Torque Off) mit SIL3, wodurch die Entwicklung der funktionalen Maschinensicherheit vereinfacht wird.

Programmierbare Versionen (.P) ermöglichen zusätzlich die direkte Ausführung von Bewegungsabläufen in der Endstufe.

Für die passende Motor-Endstufen-Kombination können Sie aus dem Sortiment der RTA-Schrittmotoren mit Inkrementalgeber oder Multiturn-Absolutwertgeber wählen.

Programmierbare Schrittmotor-Endstufen: Die Steuerungslogik direkt im Antrieb

Wenn der Einsatz einer separaten SPS bei einer einfachen Maschine nicht erforderlich ist, kann eine programmierbare Schrittmotor-Endstufe Bewegungsabläufe, Wartezeiten und die Verwaltung von Ein- und Ausgängen lokal übernehmen.

Die Produktfamilien MIND, X-MIND und CSD J decken sowohl eigenständige Anwendungen als auch serielle Kommunikationsnetzwerke ab.

Mit X-MIND können beispielsweise bis zu 48 Endstufen über dieselbe RS-485-Kommunikationsleitung gesteuert werden.

So stimmen Sie Schrittmotor und Endstufe richtig aufeinander ab

Selbst die leistungsfähigste Schrittmotor-Endstufe kann keine optimalen Ergebnisse liefern, wenn der Motor ohne Berücksichtigung des tatsächlichen Bewegungszyklus ausgewählt wurde.

Die Dimensionierung beginnt mit der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie, die mit der vorgesehenen Spannungsversorgung und Endstufe ermittelt wird.

Das Haltemoment bei Motorstillstand gibt nur begrenzt Auskunft über das tatsächlich verfügbare Drehmoment bei der erforderlichen Betriebsdrehzahl.

Für die richtige Auswahl sollten folgende Anwendungsdaten vorliegen:

• Bewegungsprofil
• Betriebsdrehzahl
• Masse und Trägheitsmoment der Last
• Mechanische Kraftübertragung
• Verfügbare Versorgungsspannung
• Motornennstrom
• Temperatur im Schaltschrank
• Art der Ansteuerung

Wenn die Anwendung bei niedrigen Drehzahlen ein höheres Ausgangsdrehmoment erfordert, kann ein RTA-Planetengetriebe eingesetzt werden, das bereits für die Montage an SANYO DENKI Motoren vorbereitet ist.

Phasenstrom und Mikroschrittbetrieb

Die Schrittmotor-Endstufen von RTA decken Phasenströme von 0,6 A bis 14 A ab.

Die Stromeinstellung richtet sich nach den technischen Daten des Motors, der Verschaltung der Wicklungen (Reihen- oder Parallelschaltung) und den Betriebsbedingungen.

Nennstrom und Spitzenstrom müssen stets unter vergleichbaren Bedingungen bewertet werden.

Der Mikroschrittbetrieb mit Auflösungen von bis zu 12.800 Schritten pro Umdrehung bei leistungsfähigeren Modellen sorgt für einen gleichmäßigeren Bewegungsablauf und reduziert Vibrationen sowie Geräuschentwicklung.

Resonanzen hängen jedoch auch von den mechanischen Eigenschaften des Systems ab. Die Steifigkeit der Kraftübertragung und die Beschleunigungsrampen bleiben wichtige Parameter, die bei der Inbetriebnahme optimiert werden müssen.

Schrittmotor-Endstufe oder bürstenloses Servosystem?

Die Schrittmotortechnologie ist häufig eine besonders wirtschaftliche und effiziente Lösung für Positionierachsen mit bekannten Lastbedingungen.

Wenn eine Maschine sehr hohe Dynamik, kontinuierliches Drehmoment bei hohen Drehzahlen oder eine spezielle Drehmomentregelung erfordert, empfiehlt sich ein Vergleich mit einem bürstenlosen SANYO DENKI-Servosystem.

RTA bietet beide Technologien an und unterstützt Sie bei der Auswahl der geeigneten Antriebslösung auf Grundlage des tatsächlichen Bewegungszyklus.

Typische Anwendungsbereiche

RTA-Schrittmotor-Endstufen kommen in Verpackungsmaschinen, Dosiersystemen, Etikettieranlagen, Textilmaschinen, Prüfständen, Handhabungssystemen und Sonderautomatisierungen zum Einsatz.

In all diesen Anwendungen sind die richtige Abstimmung zwischen Motor und Endstufe, die Integration in die SPS-Steuerung sowie ein technischer Support mit fundierten Kenntnissen der Antriebselektronik entscheidend.

Häufig gestellte Fragen zu Schrittmotor-Endstufen

Was ist der Unterschied zwischen einer Step/Dir-Endstufe und einer EtherCAT-Endstufe?

Eine Step/Dir-Endstufe empfängt Schritt- und Richtungssignale von der Steuerung. Eine EtherCAT-Endstufe empfängt Befehle über das industrielle Kommunikationsnetzwerk und übermittelt Diagnoseinformationen zurück. Das verfügbare Drehmoment hängt von der Kombination aus Motor, Endstufe und Spannungsversorgung ab, nicht vom Kommunikationsprotokoll.

Wie wird der Strom einer Schrittmotor-Endstufe eingestellt?

Ausgangspunkt sind der Nennstrom des Motors und die Verschaltung der Motorwicklungen. Anschließend müssen die Stromgrenzen der Endstufe sowie die thermischen Bedingungen im Schaltschrank überprüft werden.

Ist ein Schrittmotor mit Encoder immer erforderlich?

Nein. Ein Encoder wird benötigt, wenn die tatsächliche Rotorposition überwacht oder ein möglicher Schrittverlust erkannt und gegebenenfalls korrigiert werden muss. Viele Positionierachsen arbeiten zuverlässig im offenen Regelkreis (Open Loop).

Sind RTA-Endstufen mit jedem Schrittmotor kompatibel?

RTA-Endstufen sind mit den meisten bipolaren Hybrid-Schrittmotoren kompatibel. Strom, Spannung und Wicklungsanschlüsse müssen jedoch immer überprüft werden. Für die von RTA vertriebenen SANYO DENKI Motoren sind die passenden Motor-Endstufen-Kombinationen bereits dokumentiert.

Wo werden RTA-Schrittmotor-Endstufen hergestellt?

RTA-Schrittmotor-Endstufen werden am Unternehmenssitz in Marcignago (Pavia), Italien, entwickelt, gefertigt und geprüft.

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