Wie wird eine Gantry-Achse an einer Kinematik betrieben?

Hallo SIOS-Forum Community,

Es kommt häufig vor, dass aus konstruktiven Gründen eine logische Achse einer Kinematik mit 2 realen Achsen angetrieben wird. Ein Typisches Beispiel hierfür ist ein Hallenkran, der auf beiden Seiten einen Antrieb besitzt.

Da an einem TO-Kinematics pro Achse, aber nur ein Antrieb verschaltet werden kann, wird hier einer der beiden Antriebe direkt mit der Kinematik verschaltet, und der andere Antrieb wird auf den ersten Antrieb synchronisiert.

Für Synchronisation der beiden Achsen gibt es 2 grundlegende Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, die Achsen in einem Getriebegleichlauf zu betreiben, bei dem die Steuerung die Achsen Positionsbezogen synchronisiert. Alternativ können die Achsen über einen Lastausgleich gekoppelt werden, bei dem die Steuerung das benötigte Drehmoment gleichmäßig auf beide Antriebe aufteilt. Welche Art der Kopplung Sinnvoller ist, entscheidet sich durch den Aufbau der Mechanik:

1. Starr gekoppelte Mechanik:
   Bei sehr steifen Mechaniken führt ein Getriebegleichlauf oft zu dem Problem, dass sich die beiden Achsen gegeneinander verspannen. Sobald die Achsen nur eine minimale Positionsabweichung aufweisen, versucht die Steuerung die Achsen wieder auf dieselbe Position zu fahren, was dafür sorgen kann, dass die Antriebe gegeneinander arbeiten. Dies kann zu extrem hohen Stromaufnahmen führen, die zur Folge haben können, dass ein Antrieb wegen Überlastung abschaltet. In diesem Fall ist die Kopplung über einen Lastausgleich sinnvoller. Hier regelt ein Antrieb die Position der Achse und der zweite Antrieb unterstützt als Drehmomenten Slave.
   Für die einfache Umsetzung des Lastausgleichs finden Sie hier ein Anwendungsbeispiel.
2. Lose gekoppelte Achsen:
   Die umgekehrte Situation finden wir bei weichen Mechaniken. Hier wirkt sich eine Kopplung der Achsen über einen Lastausgleich negativ aus, da sich eine weiche Mechanik, wie zum Beispiel ein Hallenkran bei unsymmetrischer Belastung leicht verziehen, beziehungsweise schief stellen kann, was im schlimmsten Fall eine Beschädigung der Mechanik mit sich bringt. In diesem Fall ist die Kopplung über einen Getriebegleichlauf die bessere Alternative.
   Für die einfache Umsetzung dieser Kopplungsart gibt es auch hier ein passendes Anwendungsbeispiel.

Bei dem Einsatz mehrerer Antriebe in gekoppelten Systemen gibt es einige Dinge zu beachten, da die beiden Achsen nie unabhängig voneinander verfahren werden dürfen. Dies ist vor allem in Situationen, wie einem Ausfall der Slave-Achse oder einer Referenzfahrt ein Problem. Im Fall eines Lastausgleich genügt es, die Achsen gleich nach der Freigabe zu koppeln, da hier allein die Master-Achse im Positionierbetrieb arbeitet. Zudem sollte im Anwenderprogramm stets eine Überwachung der Slave-Achse stattfinden, die bei Bedarf die Master-Achse mit anhält. Im Fall des Getriebegleichlaufs wird diese Überwachung von dem Baustein „GantryAxis“ übernommen.

Hinweis:

Die in diesem Beitrag beschriebene Vorgehensweise bezieht sich auf den Zeitpunkt der Erstellung dieses Beitrags (Stand: November 2023).

Mit freundlichen Grüßen

Fachberatung Deutschland (AM)