Wie man einen Omron-Servoantrieb auswählt

Ich habe schon viele Käufer mit einer einfachen Frage beginnen sehen:

“Können Sie das anbieten?“ Omron Servoantrieb?”

Nach Prüfung der Anwendung stellen wir jedoch häufig fest, dass der Antrieb nur ein Teil des gesamten Servosystems ist. Wenn Motor, Steuerung, Kabel oder Kommunikationsmethode nicht zusammenpassen, kann die Maschine selbst bei einem brandneuen Antrieb nicht ordnungsgemäß funktionieren.

Dieser Leitfaden erklärt auf praktische Weise, wie man einen Omron-Servoregler auswählt, insbesondere für Ingenieure, Wartungsteams und Einkaufsleiter, die kostspielige Fehler vermeiden wollen.

Omron-Positionen Servomotoren Und Servotreiber für Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionssteuerungsanwendungen; einige Modelle sind mit integrierter EtherCAT-Kommunikation erhältlich.

1. Beginnen Sie mit der Maschine, nicht mit dem Laufwerk.

Der erste Schritt besteht nicht darin, zu fragen: “Welcher Servoantrieb ist billiger?”

Die bessere Frage lautet:

“Wozu benötigt die Maschine diese Achse?”

Ein Servoantrieb steuert den Motor, aber der Motor muss die eigentliche Last bewegen. Das bedeutet, dass Sie zunächst die mechanischen Anforderungen verstehen sollten:

Wie hoch ist das Ladungsgewicht?
Wie schnell muss es sich bewegen?
Wie schnell muss es beschleunigen und anhalten?
Ist die Achse horizontal oder vertikal?
Ist eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich?
Ist ein Getriebe, eine Kugelumlaufspindel, ein Riemen, ein Drehtisch oder eine Direktkupplung vorhanden?
Wie oft wiederholt sich die Bewegung?

Bei der Konstruktion einer neuen Maschine sollte die Motorauslegung üblicherweise vor der Auswahl des Antriebs erfolgen. Das Motorauslegungstool von Omron unterstützt Sie bei der Auswahl des passenden Motors und Antriebs anhand von mechanischer Struktur, Betriebsmustern, Masse, Untersetzungsverhältnis, Trägheitsmoment und Drehmomentberechnung.

Bei Austausch oder Wartung ist das Vorgehen anders. Man beginnt üblicherweise mit der vorhandenen Modellnummer auf dem Typenschild des Servoantriebs oder Motors. In diesem Fall ist es am sichersten, vor dem Kauf das genaue Modell, die Stromversorgung, die Motorkompatibilität und die Kabelanschlüsse zu überprüfen.

2. Überprüfen Sie zuerst den Servomotor.

In den meisten Fällen Omron Bei Servosystemen muss der Servoantrieb entsprechend dem Servomotor ausgewählt werden.

Der Motor bestimmt die benötigte Ausgangsleistung, die Kompatibilität mit dem Encoder, die Nenndrehzahl, die Bremsoption, den Trägheitstyp und den Steckertyp. Wenn Motor und Antrieb nicht zusammenpassen, kann es zu Einrichtungsfehlern, Kommunikationsstörungen, Encoderproblemen oder instabilem Lauf kommen.

Wenn Ihr Motor beispielsweise 400 W leistet, benötigen Sie normalerweise einen kompatiblen 400-W-Antrieb aus derselben Servofamilie. Verfügt der Motor über eine Bremse, müssen Antrieb und Verkabelung den Bremskreis korrekt unterstützen. Verwendet der Motor einen Absolutwertgeber, muss der Antrieb diesen Gebertyp unterstützen.

Bei einer Neukonstruktion wählen Sie zunächst den Motor anhand der Drehmoment- und Drehzahlanforderungen aus. Wählen Sie anschließend den passenden Antrieb.

Bei einem Ersatzprojekt überprüfen Sie bitte beide Etiketten:

Servoantriebsmodell: beginnt üblicherweise mit R88D
Servomotormodell: beginnt üblicherweise mit R88M

Ein Käufer sendet möglicherweise nur das Antriebsmodell, aber für eine genaue Bestätigung ist das Motormodell oft genauso wichtig.

3. Wählen Sie die richtige Omron-Servoserie.

Omron bietet verschiedene Servofamilien an, und die richtige Wahl hängt von der Maschinengeneration, der Controller-Plattform und den Anwendungsanforderungen ab.

Die 1S-Serie von Omron findet in modernen Antriebssystemen breite Anwendung für die fortschrittliche Maschinensteuerung. Omron beschreibt das 1S-Servosystem als für optimierte Maschinenkonstruktion, Installation, Inbetriebnahme und Wartung konzipiert. Zu den Merkmalen gehören ein hochauflösender Encoder, ein batterieloser absoluter Mehrgang-Encoder, eine verbesserte Regelkreissteuerung und integrierte Sicherheitsfunktionen.

Die 1S-Serie deckt einen Leistungsbereich von 50 W bis 15 kW ab und beinhaltet einen hochauflösenden 23-Bit-Encoder sowie einen batterielosen absoluten Mehrgang-Encoder.

Die G5-Serie ist eine weitere wichtige Servomotorenfamilie von Omron. Sie findet häufig Verwendung in bestehenden Anlagen und bei Austauschprojekten. G5-Antriebe sind mit verschiedenen Ansteuerungsarten erhältlich, darunter EtherCAT-Kommunikation und Analog-/Impulsmodelle. Die G5-Antriebsfamilie von Omron umfasst Modelle mit Rotationsmotoren von 50 W bis 15 kW und vollständiger Unterstützung für Closed-Loop-Encoder.

Einfach ausgedrückt:

Verwenden Sie die 1S-Serie, wenn Sie mit neueren Omron Sysmac-basierten Maschinen, EtherCAT-Bewegungssteuerung, hochauflösendem Feedback und modernen Sicherheitsanforderungen arbeiten.

Die G5-Serie eignet sich für den Austausch bestehender G5-Systeme, die Wartung älterer Geräte oder die Arbeit mit analogen/Impulssteuerungsanwendungen.

Verwenden Sie genau das gleiche Modell wie bisher, wenn die Maschine bereits in Betrieb ist und Sie lediglich ein Ersatzteil benötigen. Bei der Wartung ist Kompatibilität wichtiger als ein unbedachtes “Upgrade”.

4. Kontrollmethode überprüfen

Dies ist einer der wichtigsten Punkte.

Ein Servoantrieb muss mit der Ansteuermethode des Controllers kompatibel sein. Ist die Ansteuermethode falsch, lässt sich der Antrieb zwar einschalten, funktioniert aber nicht mit Ihrer SPS oder Ihrem Bewegungscontroller.

Gängige Bekämpfungsmethoden sind:

EtherCAT
Dies ist typisch für neuere Omron-Bewegungssysteme, insbesondere bei Verwendung von NJ/NX-Maschinensteuerungen und Sysmac Studio. Es eignet sich für die synchronisierte Mehrachsensteuerung und die leistungsstarke Maschinenautomatisierung.

Impulszug-Eingang
Dies ist in vielen herkömmlichen SPS-Positionierungsanwendungen üblich. Die Steuerung sendet Impuls- und Richtungssignale an den Servoantrieb.

Analoger Eingang
Dies wird häufig zur Drehzahl- oder Drehmomentregelung in einigen älteren oder speziellen Systemen verwendet.

Prüfen Sie vor der Auswahl eines Antriebs, welchen Ausgang Ihre Steuerung liefert. Ein EtherCAT-Servoantrieb kann einen Impulsantrieb nicht einfach ersetzen, es sei denn, das Steuerungssystem wird ebenfalls angepasst.

Beispielsweise sind die 1S-Servoantriebe von Omron mit integrierter EtherCAT-Kommunikation erhältlich, während die G5-Modelle auch Optionen für analoge/Impuls-Ansteuerung bieten.

Deshalb sind Modellzusätze wichtig. Zwei Servoantriebe mögen zwar eine ähnliche Nennleistung aufweisen, aber ihre Ansteuerschnittstelle kann völlig unterschiedlich sein.

5. Die Versorgungsspannung anpassen

Auch bei der Stromversorgung machen Käufer oft Fehler.

Omron-Servoantriebe können je nach Region und Modellreihe für unterschiedliche Eingangsspannungen ausgelegt sein, z. B. 100 VAC, 200 VAC, 400 VAC oder 480 VAC.

Beispielsweise umfasst die 1S EtherCAT-Produktpalette von Omron einphasige 100-VAC-Modelle, einphasige/dreiphasige 200-VAC-Modelle, dreiphasige 200-VAC-Modelle und dreiphasige 400-VAC-Modelle mit unterschiedlichen Nennleistungen.

Wenn Ihr Maschinenpanel für 200 V AC ausgelegt ist, wählen Sie keinen 400-V-AC-Frequenzumrichter nur deshalb, weil die Nennleistung korrekt erscheint. Die Spannungsklasse muss mit der elektrischen Auslegung der Maschine übereinstimmen.

Immer prüfen:

Eingangsspannung
Einphasen- oder Dreiphasenversorgung
Nennausgangsleistung
Regionaler Spannungsstandard
Schaltschrankkonstruktion
Vorhandene Verkabelung und Schutzvorrichtungen

Beim Austausch ist es am sichersten, die ursprüngliche Spannungsklasse exakt beizubehalten.

6. Wählen Sie die richtige Ausgangsleistung.

Die Leistung des Servoantriebs wird üblicherweise entsprechend der Leistung des Servomotors ausgewählt.

Ein 400-W-Motor benötigt im Allgemeinen einen passenden 400-W-Antrieb. Ein 1,5-kW-Motor benötigt einen passenden 1,5-kW-Antrieb. Das bedeutet aber nicht, dass die Leistung das Einzige ist, was zu prüfen ist.

Sie sollten außerdem Folgendes berücksichtigen:

Maximales Drehmoment erforderlich
Beschleunigungs- und Verzögerungszeit
Lastträgheit
Tastverhältnis
Regenerationsenergie
Mechanische Reibung
Vertikale Lastbedingungen
Sicherheitsmarge

Ein häufiger Fehler ist die Auswahl eines Antriebs ausschließlich anhand der Motorleistung, wobei Spitzenlastbedingungen außer Acht gelassen werden. Das System mag im Testbetrieb funktionieren, versagt aber bei schneller Beschleunigung, Notstopp oder im Dauerbetrieb.

Bei Maschinen mit häufigen Start-Stopp-Zyklen, hoher Trägheit oder vertikalen Hubbewegungen sollte die Auswahl sorgfältiger geprüft werden.

7. Überprüfen Sie den Encodertyp und die Rückkopplungsanforderungen.

Der Encoder ist das Rückmeldegerät, das dem Servoantrieb die Motorposition und -drehzahl mitteilt.

Bei Positionierungsanwendungen ist die Kompatibilität des Encoders von entscheidender Bedeutung.

Die 1S-Serie von Omron umfasst einen hochauflösenden 23-Bit-Encoder und einen batterielosen absoluten Mehrgang-Encoder, was die Wartung vereinfacht, da für die absolute Positionsspeicherung keine Batterie als Backup erforderlich ist.

Bei älteren Systemen können je nach Motorbaureihe auch inkrementelle oder absolute Geberkonfigurationen zum Einsatz kommen.

Bevor Sie ein Laufwerk auswählen, bestätigen Sie Folgendes:

Ist der Motor inkrementell oder absolut?
Ist nach dem Ausschalten eine absolute Positionierung des Systems erforderlich?
Wird eine Batterie benötigt?
Erwartet der vorhandene Controller absolute Positionsdaten?
Ist das Encoderkabel kompatibel?

Beim Austausch eines Antriebs in einer bestehenden Maschine sollte der Encodertyp nicht leichtfertig geändert werden. Dies kann Auswirkungen auf Referenzfahrt, Positionierung und Steuerungseinstellungen haben.

8. Entscheiden Sie, ob eine Bremse erforderlich ist.

Eine Motorbremse dient nicht dazu, den Motor während der normalen Bewegung anzuhalten. Sie wird hauptsächlich verwendet, um die Achse zu fixieren, wenn die Stromzufuhr unterbrochen oder der Servo deaktiviert ist.

Bremsmotoren sind häufig anzutreffen in:

Vertikale Achsen
Hebemechanismen
Z-Achsen-Anwendungen
Halterungen
Roboter oder Handhabungssysteme
Maschinen, bei denen ein Lastabwurf gefährlich ist

Bei vertikaler Achse ist besonderes Augenmerk auf die Bremsanforderungen zu legen.

Ein Motor ohne Bremse mag zwar günstiger sein, kann aber unsicher oder für vertikale Lasten ungeeignet sein. Ein Motor mit Bremse erfordert zudem eine korrekte Verkabelung und Antriebskonfiguration.

Beim Austausch eines bestehenden Systems prüfen Sie, ob das Motormodell über eine Bremsoption verfügt. Gehen Sie nicht davon aus, dass die Bremse optional ist, nur weil die Maschine “üblicherweise per Servosteuerung stoppt”.”

9. Sicherheitsanforderungen überprüfen

Sicherheit gewinnt im modernen Maschinenbau zunehmend an Bedeutung.

Für viele Anwendungen ist die sichere Drehmomentabschaltung (Safe Torque Off, STO) mittlerweile Standard. Einige Maschinen erfordern je nach Risikobewertung auch weitergehende Sicherheitsfunktionen.

Omron gibt an, dass die 1S-Serie über integrierte Sicherheitsfunktionen verfügt, darunter eine festverdrahtete sichere Drehmomentabschaltung und Sicherheit über EtherCAT mittels FSoE.

Omron brachte außerdem AC-Servosysteme der Serie 1S mit Sicherheitsfunktionen auf den Markt, die acht Sicherheitsfunktionen bieten und die Anforderungen des PLe/SIL3-Niveaus erfüllen.

Bei einfachen Maschinen mag STO ausreichend sein. Bei komplexeren Maschinen, insbesondere Verpackungsmaschinen, Robotern, Förderanlagen oder Geräten, die nach Europa verkauft werden, sollten die Sicherheitsfunktionen sorgfältig geprüft werden.

Wählen Sie einen Servoantrieb nicht nur nach der Nennleistung aus, wenn die Maschine eine zertifizierte Sicherheitsfunktion erfordert.

10. Kabel und Stecker nicht vergessen

Ein Servoantrieb wird selten allein verwendet.

Möglicherweise benötigen Sie außerdem:

Stromkabel
Encoderkabel
Bremsseil
E/A-Anschluss
Kommunikationskabel
Zubehör für batterie- oder batterielose Encoder
Regenerationswiderstand
Rauschfilter
Reaktor
Montagezubehör

Für Ersatzprojekte, Kabel Dies kann zu einem versteckten Problem werden. Ein neues Laufwerk akzeptiert möglicherweise nicht den alten Kabelanschluss, insbesondere beim Wechsel von einer Serie zu einer anderen.

Bitte prüfen Sie vor der Bestellung, ob Sie nur den Antrieb oder das komplette Servoset kaufen.

Für dringende Reparaturen genügt unter Umständen der Austausch des defekten Antriebs. Bei einem Neubau ist es jedoch ratsam, Motor, Antrieb, Kabel und zugehöriges Zubehör gemeinsam vorzubereiten.

11. Regenerationsanforderungen prüfen

Die Rückspeisung erfolgt, wenn der Motor abbremst oder eine vertikale Last ihn zurücktreibt. Die zurückgespeiste Energie wird dem Antrieb wieder zugeführt. Ist die zurückgespeiste Energie zu hoch, kann ein Rückspeisungswiderstand erforderlich sein.

Zu den Anwendungen mit höherem Regenerationsrisiko gehören:

Vertikale Achsen
Große Massenträgheitslasten
Schnelle Verzögerung
Häufige Start-Stopp-Bewegung
Drehtische
Langhub-Positioniersysteme

Wird die Regeneration ignoriert, kann die Maschine Überspannungsalarme auslösen oder während des Betriebs unerwartet stoppen.

Bei Anwendungen mit hoher Last oder häufigen Verzögerungen ist zu prüfen, ob ein externer Rückgewinnungswiderstand erforderlich ist.

12. Berücksichtigen Sie das Arbeitsumfeld

Servoantriebe werden in Schaltschränken installiert, aber die Umgebung spielt trotzdem eine Rolle.

Prüfen Sie Folgendes:

Umgebungstemperatur
Luftfeuchtigkeit
Vibration
Staub
Ölnebel
Ätzendes Gas
Paneellüftung
Installationsabstand
Erdung und Geräuschkontrolle

Die allgemeinen Spezifikationen von Omron 1S umfassen beispielsweise eine Betriebsumgebungstemperatur von 0 bis 55 °C und eine maximale Luftfeuchtigkeit von 90%, ohne Kondensation.

Installieren Sie einen Servoantrieb nicht in einem überfüllten Schaltschrank ohne ausreichende Wärmeableitung. Selbst bei korrekter Modellauswahl kann eine unsachgemäße Installation die Lebensdauer verkürzen.

13. Vorsicht bei Ersatz- und Auslaufmodellen

Viele Käufer suchen nach Omron-Servoantrieben, weil eine alte Maschine den Dienst versagt hat und der Originalantrieb schwer zu finden ist.

In dieser Situation sollten Sie nicht vorschnell das “ähnlichste” Modell kaufen.

Überprüfen:

Exaktes Antriebsmodell
Exaktes Motormodell
Eingangsspannung
Ausgangsleistung
Kontrollmethode
Encodertyp
Bremsoption
Firmware- oder Parameterkompatibilität
Montagegröße
Kabelkompatibilität
Regler-Modell
Anforderungen an das Maschinenprogramm

Bei einigen Ersatzmodellen können Parameter- oder Kabeländerungen erforderlich sein. Manche sind unter Umständen gar kein direkter Ersatz.

Wird die Produktion eingestellt, ist die schnellste Lösung oft, das gleiche Originalmodell auf Lager zu finden. Ist das Originalmodell nicht mehr verfügbar oder nicht mehr erhältlich, sollte ein Ersatzplan mit ausreichend technischen Details geprüft werden.

14. Vorsicht bei generalüberholten Servoantrieben

Omron-Servoantriebe werden in vielen Fabriken eingesetzt, daher gibt es auf dem Markt auch viele gebrauchte oder überholte Geräte.

Für manche Käufer mag ein billiges, generalüberholtes Laufwerk attraktiv erscheinen. In realen Ingenieurprojekten kann das Risiko jedoch deutlich höher sein als die Einsparungen.

Mögliche Probleme sind unter anderem:

Kürzere Restlebensdauer
Versteckter Alarmverlauf
Instabile Leistung
Beschädigte Anschlüsse
Reparierte interne Platinen
Keine verlässliche Garantie
Falsche Etiketten oder ausgetauschte Teile
Fehler nach der Installation

Für Produktionsmaschinen, Regierungsprojekte, Exportausrüstung oder dringende Wartungsarbeiten sind neue Originalprodukte in der Regel sicherer.

Dies ist besonders wichtig für Einkaufsleiter, die ihr Unternehmen vor späteren Qualitätsansprüchen schützen müssen.

15. Eine praktische Checkliste zur Auswahl von Omron-Servoantrieben

Bevor Sie einen Omron-Servoantrieb bestätigen, überprüfen Sie folgende Punkte:

Servomotor-Modell
Servoantriebsmodell
Nennausgangsleistung
Eingangsspannung und Phase
Kontrollmethode
Encodertyp
Bremsenanforderung
Sicherheitsfunktion
Kabelkompatibilität
Regler-Modell
Anwendungslast
Regenerationsbedarf
Installationsumgebung
Neugestaltung oder Ersatzprojekt
Verfügbarkeit und Lieferzeit
Garantie und Produktzustand

Wenn Sie diese Fragen klar beantworten können, ist das Risiko, den falschen Servoantrieb auszuwählen, deutlich geringer.

16. Beispiel: Auswahl eines Antriebs für eine Verpackungsmaschine

Nehmen wir an, Sie bauen oder warten eine Verpackungsmaschine.

Die Maschine verfügt über mehrere Achsen: Zuführung, Schneiden, Versiegeln und Positionieren. Die Bewegung muss präzise, schnell und wiederholgenau sein. Bei einem Omron NJ- oder NX-Steuerungssystem mit EtherCAT-Anbindung könnte ein 1S-EtherCAT-Servosystem eine geeignete Lösung sein.

Sie müssen aber trotzdem jede Achse einzeln überprüfen.

Die Zufuhrachse erfordert möglicherweise eine schnelle Reaktion.
Die Schneidachse muss möglicherweise präzise synchronisiert werden.
Die vertikale Achse benötigt möglicherweise eine Bremse.
Die Achse mit hoher Massenträgheit muss möglicherweise einer Regenerationsprüfung unterzogen werden.
Das Sicherheitsdesign kann STO oder fortschrittlichere Sicherheitsfunktionen erfordern.

Aus diesem Grund kann eine Maschine mehrere Servoantriebe mit unterschiedlichen Nennleistungen verwenden, obwohl diese zur selben Omron-Servofamilie gehören.

Eine gute Servoauswahl bedeutet nicht nur die Übereinstimmung mit dem Produkt, sondern auch mit der Anwendung.

17. Häufige Fehler bei der Auswahl eines Omron-Servoreglers

Ein häufiger Fehler ist die Auswahl ausschließlich nach Wattzahl.

Ein 750-W-Antrieb ist nicht automatisch korrekt, nur weil der Motor 750 W hat. Baureihe, Spannung, Ansteuerschnittstelle und Encoder müssen ebenfalls übereinstimmen.

Ein weiterer Fehler ist das Ignorieren des Controllers.

Wenn die SPS oder der Bewegungscontroller Impulssignale ausgibt, ist ein reiner EtherCAT-Antrieb kein direkter Ersatz.

Ein dritter Fehler ist das Vergessen der Motorbremse.

Dies birgt insbesondere bei vertikalen Achsen ein Risiko. Verfügt der Originalmotor über eine Bremse, sollte der Ersatzmotor sorgfältig geprüft werden.

Ein weiteres häufiges Problem ist, dass man zwar das Laufwerk kauft, aber die Kabel vergisst.

Bei dringenden Projekten kann dies zu erheblichen Verzögerungen führen. Die Festplatte mag zwar schnell eintreffen, aber die Maschine kann trotzdem nicht funktionieren, weil das Kabel fehlt.

Schließlich unterschätzen viele Käufer das Risiko von generalüberholten Produkten.

Servoantriebe sind Präzisionsantriebskomponenten. Ein niedriger Preis nützt nichts, wenn die Maschine nach der Installation wieder ausfällt.

18. Wann sollten Sie einen Lieferanten bitten, das Modell zu überprüfen?

Sie sollten um Hilfe bitten, wenn:

Das Originalmodell wird nicht mehr hergestellt.
Sie haben nur das Motormodell.
Sie haben nur das Laufwerksmodell.
Die Maschine verwendet ein älteres Omron-System.
Sie sind sich bezüglich EtherCAT oder Impulssteuerung nicht sicher.
Die Achse hat eine Bremse
Das Projekt ist dringend
Sie benötigen ein Ersatzteil, möchten aber die Verkabelung nicht ändern.
Sie kaufen für die Maschine eines Kunden und können keine Risiken eingehen.

Ein professioneller Lieferant sollte Ihnen nicht nur einen Preis nennen. Er sollte Ihnen auch helfen zu prüfen, ob das Modell geeignet ist, ob das Produkt neu und original ist und ob das benötigte Zubehör verfügbar ist.

Für Einkaufsteams spart dies Kommunikationszeit mit den Ingenieuren. Für die Ingenieure verringert es das Risiko, dass falsche Teile vor Ort geliefert werden.