Motoren mit integriertem Controller

Festo Motoren mit integriertem Controller sind kompakte elektrische Antriebe der EMCA-EC-67 Baureihe, die Servomotor und Positioniersteuerung in einem Gehäuse vereinen und dadurch den Platzbedarf in Automatisierungsanlagen erheblich reduzieren. Diese integrierten Antriebe werden primär in der Automatisierungstechnik, Verpackungsindustrie, Handhabungstechnik und Montageanlagen eingesetzt, wo präzise Positionierung mit hoher Wiederholgenauigkeit von ±0,1° gefordert ist. Die Motoren ermöglichen dezentrale Antriebskonzepte ohne externe Servocontroller und reduzieren dadurch den Verkabelungsaufwand sowie die Installationszeit um bis zu 40% gegenüber konventionellen Lösungen.

Die Auswahl erfolgt nach Baugröße (67mm Flanschdurchmesser bei EMCA-EC-67), Kommunikationsprotokoll (EP für EtherCAT P, PN für PROFINET, EC für EtherCAT, CO für CANopen), Getriebeart (S für Spindelantrieb, M für Zahnriemenantrieb) und Anschlusstechnik (1TM für M12-Rundsteckverbinder, 1TE für Einzelkabel, DIO für dezentrale Ein-Ausgänge). Die Motoren bieten Nennmomente bis 0,32 Nm und Nenndrehzahlen bis 4000 min⁻¹ bei einer Positioniergenauigkeit von ±0,1° und Wiederholgenauigkeit von ±0,05°. Die integrierte Sicherheitstechnik unterstützt sichere Stillsetzung nach SIL2/PLd gemäß DIN EN ISO 13849-1 und ermöglicht den direkten Anschluss an Safety-Controller ohne zusätzliche Sicherheitsrelais.

Festo EMCA-EC-67 Motoren entsprechen der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und sind nach DIN EN 60204-1 für elektrische Ausrüstung von Maschinen sowie DIN EN 61800-3 für elektrische Antriebssysteme mit einstellbarer Drehzahl ausgelegt. Die Antriebe erfüllen die EMV-Richtlinie 2014/30/EU mit Störfestigkeit nach DIN EN 61000-6-2 für Industrieumgebungen und begrenzte Störaussendung nach DIN EN 61000-6-4. Zusätzlich entsprechen sie der Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU, sind RoHS-konform nach 2011/65/EU und tragen die CE-Kennzeichnung für den sicheren Betrieb in industriellen Umgebungen der Überspannungskategorie II nach DIN EN 60664-1.

Die Suffixe kennzeichnen verschiedene Kommunikationsprotokolle und Anschlusstechniken: EP steht für EtherCAT P mit integrierter 24V-Spannungsversorgung über das Kommunikationskabel und reduziert dadurch die Verkabelung auf ein einziges Hybridkabel, PN für PROFINET RT mit Standard-Ethernet-Konnektivität und separater Stromversorgung, EC für klassisches EtherCAT mit 100 MBit/s Übertragungsrate, CO für CANopen-Anbindung mit 1 MBit/s und DIO für dezentrale Ein-Ausgänge ohne Feldbus. EtherCAT P-Varianten benötigen nur ein Kabel für Kommunikation und Stromversorgung bis 2A, während andere Varianten separate 24V-Versorgung mit bis zu 3A erfordern. Die verschiedenen Protokolle ermöglichen die Integration in unterschiedliche Steuerungslandschaften von Siemens, Beckhoff, Phoenix Contact und anderen Herstellern.

Die EMCA-EC-67 Motoren erfordern eine stabilisierte 24V DC-Versorgung mit ±15% Toleranz (20,4V bis 27,6V) bei maximaler Stromaufnahme von 3A pro Achse und zusätzlich 50mA für die integrierte Steuerelektronik. Die Montage erfolgt über DIN-genormte B5-Flansche mit vier M5-Schrauben und einem Anzugsdrehmoment von 4 Nm auf einer planen Montagefläche mit Oberflächenrauheit Ra ≤ 6,3 μm. Kommunikationsanschlüsse verwenden M12-Rundsteckverbinder X-kodiert (1TM-Varianten) oder feste Anschlusskabel mit 2m Standardlänge (1TE-Varianten) und CAT5e-Spezifikation für Ethernet-basierte Protokolle. Der Mindestbiegeradius der Anschlusskabel beträgt 10× Kabeldurchmesser bei statischen und 15× bei dynamischen Anwendungen mit über einer Million Biegezyklen.

Festo EMCA-EC-67 Motoren besitzen Schutzart IP65 nach DIN EN 60529 und sind damit vollständig gegen Staub sowie gegen Strahlwasser aus beliebiger Richtung geschützt, was den Einsatz in rauen Industrieumgebungen ermöglicht. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -10°C und +50°C bei maximaler relativer Luftfeuchtigkeit von 95% ohne Kondensation und einer Lagertemperatur von -25°C bis +70°C. Die Motoren sind für Betriebshöhen bis 2000m über Normalnull ohne Derating ausgelegt und erfüllen Vibrationsfestigkeit nach DIN EN 60068-2-6 mit 10 Hz bis 150 Hz bei 20 m/s² Beschleunigung sowie Schockfestigkeit nach DIN EN 60068-2-27 mit 100 m/s². Die integrierte Leistungselektronik arbeitet störungsfrei in industriellen EMV-Umgebungen der Klasse A und besitzt eine thermische Überwachung mit automatischer Leistungsreduzierung bei Überhitzung.

Festo EMCA-EC-67 Motoren sind weitgehend wartungsfreie Antriebe mit einer erwarteten Lebensdauer von 20000 Betriebsstunden bei Nennlast und 50% Einschaltdauer oder alternativ fünf Jahre Dauerbetrieb unter Normalbedingungen. Eine präventive Sichtinspektion wird alle 8000 Betriebsstunden oder jährlich empfohlen, wobei Lagergeräusche, Anschlusskabel auf Beschädigungen, Befestigungsschrauben auf festen Sitz und die Sauberkeit der Kühlrippen zu prüfen sind. Die integrierte Elektronik bietet Condition Monitoring mit kontinuierlicher Überwachung von Motortemperatur, Eingangsstrom, Positionsabweichung und Kommunikationsstatus über das Feldbussystem mit konfigurierbaren Warnmeldungen. Verschleißteile wie die wartungsfreien Kugellager haben eine L10-Lebensdauer von mindestens 20000 Stunden nach DIN ISO 281 bei radialer Belastung bis 50N und axialer Belastung bis 25N.