Entdecken Sie, wie Motion Control Motoren, Getriebe, Sensorik, Elektronik und Software zu präzisen, sicheren und zuverlässigen Antriebslösungen für anspruchsvolle Anwendungen verbindet.
Motion Control
Ein Motor liefert die Kraft. Motion Control sorgt dafür, dass sie zur richtigen Zeit, am richtigen Ort und mit der richtigen Dynamik ankommt.
maxon insights #1 maxon insights ist eine Reihe von Themenheften rund um die Antriebstechnik. Jede Ausgabe widmet sich einem ausgewählten Fachgebiet und gibt Einblick in Techno logien und konkrete Anwendungen. Zu Wort kommen Fachleute von maxon ebenso wie externe Expert:innen aus Forschung, Entwicklung und Praxis.
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maxon insights # 1
EDITORIAL
Motion Control als Schlüsselkompetenz
1994 begannen wir als kleines Team mit dem Aufbau des Corporate Center Motion Control. Nachdem wir in den Jahren zuvor bereits erste Erfahrungen mit Steuerungen gesammelt hatten, war der Auf- trag klar: unseren Kunden nicht nur einen passenden Antrieb liefern, sondern Bewegung in ihrer Anwendung besser beherrschbar machen. Zu Beginn entwickelten, vertrieben und betreuten wir analoge Servo- controller. Schon bald wurde sichtbar, dass die Zukunft digital sein würde. maxon investierte früh in digitale Servocontroller, Embedded Software und grafische Inbetriebnahme-Tools. Dieser Schritt brachte uns näher an die Anwendung des Kunden und eröffnete neue Möglichkeiten in Regelungstechnik, Parametrie- rung, Diagnose und Software. Wir lernten laufend dazu – aus Erfolgen, Fehlern und vielen Gesprächen mit Kunden. Mit dem Erfolg entstand am maxon Hauptsitz in Sachseln über die Jahre ein Kompetenz zentrum, das Elektronikentwicklung, Firmware, Software, Regelungs- technik und Kundensupport eng verbindet. So fliessen Fragen aus dem Markt direkt in die Entwicklung ein. Die strategische Bedeutung von Motion Control nahm dadurch stetig zu. Wo früher oft einzelne Komponenten im Vordergrund standen, entscheidet heute die Qualität des Gesamtsystems. Kunden erwarten zuverlässige Lösungen, die sich einfach integrieren lassen und langfristig verfügbar bleiben. Motion Control verbindet Mo- tor, Getriebe, Sensorik, Elektronik, Software und Applikationswissen zu einer überzeugenden Antriebslösung. Für maxon liegt die entscheidende Stärke zunehmend darin, ein- zelne Technologien passend zur Anwendung aufeinander abzustim- men. Motion Control schlägt die Brücke von Produkten zur Anwen- dung unserer Kunden. Es hilft uns, technologische Entwicklungen früh zu bewerten, Innovationen gezielt einzusetzen und Lösungen zu entwickeln, die auch zukünftige Anforderungen erfüllen. Diese Bedeutung wird weiter wachsen. Die klassische Minia turisierung von Mikrocontrollern stösst an Grenzen. Gleichzeitig er- öffnen Mehrkern-Architekturen, spezialisierte Prozessoren, ver- netzte Systeme und künstliche Intelligenz neue Möglichkeiten. Um diese zu nutzen, braucht es tiefes Systemverständnis und die Fähig- keit, Technologie in konkreten Kundennutzen zu übersetzen. Die Reise geht weiter – unser Anspruch bleibt: Wir wollen Bewegung für unsere Kunden präziser, sicherer und einfacher nutzbar machen. Dieses Heft zeigt, wie das heute in der Praxis gelingt.
Patrik Gnos, Director R&D Motion Control und Leiter Corporate Center Motion Control
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Motion Control
INHALT
6 Interview Stefan Müller «Spezifische Kunden lösungen sind unsere DNA» 10 Grundlagen Die sechs wichtigsten Fragen zu Motion Control 12 Expertise Erfahrung, die schneller zur Lösung führt 16 Steuerungselektronik Produktübersicht 18 Servoregler 28 Motion Controller 34 Plattformen und Customization Wenn Standardprodukte nicht mehr passen 36 maxon MIND Der Motor als Sensor 38 Aus der Praxis
Werkzeugvermessung im Mikrometerbereich
42 Aus der Praxis
Bewährtes Gerät, neu gedacht
46 Expertise
Wie fährt ein Roboter von A nach B?
CTO Stefan Müller spricht über die Zukunft von Motion Control, die Nähe zum Kunden und darüber, wie aus Erfahrung neue Lösungen entstehen. Seite 6
48 Functional Safety
Sicherheit in Bewegung
50 Aus der Praxis
Unterstützung, die sich jedem Schritt anpasst
52 Customer Support
Von der Frage zur Lösung
54 Über maxon
Servoregler: Drehmoment, Drehzahl und Position präzise regeln – abgestimmt auf Antrieb und Anwendung. Seite 18
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Motion Controller: Wenn mehrere Achsen zusammen spielen, sorgt die übergeordnete Steuerung für koordinierte Bewegungsabläufe. Seite 28
IMPRESSUM Herausgeber: maxon Group,
Brünigstrasse 220, 6072 Sachseln, Schweiz; media@maxongroup.com Redaktion: maxon newsroom, Urs-Ueli Schorno (Redaktionsleitung), Sven Gallinelli, Andrew Bamford Gestaltung: Bodara AG, Büro für Gebrauchsgrafik, Zürich Druck: Druckerei Odermatt AG
Das Ziel ist klar, der Weg dorthin komplex: Damit ein Transportroboter präzise ankommt, müssen Navigation, Steuerung und Antriebe koordiniert arbeiten. Seite 46
© 2026 maxon. Alle Rechte vorbehalten.
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Motion Control
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INTERVIEW
«Spezifische Kundenlösungen sind unsere DNA» Stefan Müller verantwortet die technologische Ausrichtung von maxon. Im Gespräch erklärt er, warum Systemdenken, Kundennähe und technologische Tiefe untrennbar zusammen- gehören – und weshalb Motion Control dabei zunehmend zur zentralen Kompetenz wird.
Text Urs-Ueli Schorno Fotos Philipp Schmidli
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Motion Control
Stefan Müller, wenn du heute jeman- dem maxon erklärst, der uns noch nicht kennt: Was ist aus deiner Sicht der Kern dessen, was wir tun? Stefan Müller: Im Kern entwickeln wir Antriebslösungen – mit kompakten, hocheffizienten Motoren und Getrieben, meist in sehr anspruchsvollen Anwen- dungen. Unsere Lösungen kommen in der Medizintechnik, in der Robotik, in der Automatisierung oder auch in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz. Am einfachsten lässt sich das über Anwen- dungen erklären. In der Laborautomation bewegen wir Proben, in der Intralogistik ermöglichen unsere Antriebslösungen in mobilen Robotern das präzise und si- chere Ein- und Auslagern. In der Medi- zintechnik sorgen wir für eine zuverläs- sige Dosierung von Insulin. Über solche Beispiele verstehen die meisten Men- schen am besten, was wir wirklich tun. In all diesen Anwendungen geht es letzt- lich um Motion Control – also darum, Bewegung exakt an die jeweilige Aufgabe anzupassen und so den Kundenwunsch optimal umzusetzen. Inwiefern hat sich die Herangehens- weise von maxon in den letzten Jahren verändert? Was sich nicht verändert hat, ist unsere Art zu arbeiten. Wir sind dann am bes- ten, wenn wir sehr eng mit unseren Kun- den zusammenarbeiten und gemeinsam Lösungen entwickeln. Das ist seit vielen Jahren Teil der maxon DNA. Verändert haben sich vor allem die Anwendungen – und damit auch unsere Produkte. Sie sind leistungsfähiger und komplexer ge- worden. Wir liefern heute deutlich mehr hochintegrierte mechatronische Ge- samtlösungen, bei denen Motor, Ge- triebe, Encoder und Elektronik inklusive Software zusammenspielen. Wir entwi- ckeln uns klar in Richtung integrierter Systeme inklusive Steuerungselektro- nik – also Lösungen, bei denen Mecha- nik, Elektronik und Software als Einheit gedacht werden. Die Integrationsarbeit
«Anwendungen werden vernetzter und komplexer. Motion Control wird zur Schlüsseltechnologie.»
Stefan Müller, CTO maxon Group
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übernehmen wir heute zunehmend selbst. Dadurch kommt maxon auch im- mer stärker mit der eigentlichen Kun- denanwendung in Kontakt – und die Zu- sammenarbeit mit dem Kunden wird noch wichtiger. Was reizt dich persönlich an der Technologie- und Entwicklungs arbeit bei maxon? Ich komme aus der Elektrotechnik und beschäftige mich seit vielen Jahren mit elektrischen Antrieben. Mich begeistert besonders das Zusammenspiel von Mo- tor, Elektronik, Getriebe und Regelung. Nur wenn man diese Disziplinen gemein- sam denkt, entstehen wirklich optimale Lösungen – genau darauf legen wir bei maxon grossen Wert. Das Portfolio von maxon ist sehr breit. Was ist aus Entwickler-Sicht die eigentliche Stärke dieser Breite? Die Stärke liegt im grossen technologi- schen Fundus. Je nach Anwendung kön- nen wir sehr gezielt die passende Tech- nologie einsetzen – von unterschiedlichen Motorkonzepten über Getriebe bis zur Elektronik. Diese Breite ermöglicht es uns, frei zu denken und die Lösung zu wählen, die technisch und kommerziell wirklich Sinn macht. Auch können wir so Systemlösungen entwickeln, ohne von Anfang an durch eine bestimmte Technologie eingeschränkt zu sein. Wo endet für dich eine Komponente – und wo beginnt Motion Control? Das hängt stark vom Kunden und von der Anwendung ab. Manche Kunden wollen bewusst nur Komponenten, an- dere suchen integrierte Lösungen. Bei- des hat seine Berechtigung. Wichtig ist: Systeme funktionieren nur dann gut, wenn die zugrunde liegenden Kompo- nenten erstklassig sind. Motion Cont- rol wird genau hier zum zentralen Ele- ment, an dieser Schnittstelle – dort, wo aus einzelnen Komponenten ein funk- tionierendes System wird. Deshalb
investieren wir weiterhin stark in die Entwicklung von Schlüsseltechnolo- gien – und entwickeln Systeme dort, wo sie für den Kunden einen klaren Mehr- wert bieten. Das ist kein Entweder-oder, sondern eine bewusste Balance. Welche Rolle spielen Plattformen und Customizing in diesem Zusam- menspiel? Plattformen sind die Grundlage, um kundenspezifische Lösungen effizient und mit überschaubarem Risiko umzu- setzen. Wenn Basistechnologie und Fer- tigung etabliert sind, können wir schnel- ler reagieren und gezielt anpassen. Nicht jedes Projekt lässt sich vollständig auf bestehenden Plattformen aufsetzen. In solchen Fällen ist es wichtig, Entwick- lungsrisiken offen zu kommunizieren – gerade bei hochintegrierten Systemen. Wie balanciert ihr in der Entwicklung Innovation und Stabilität? Das ist ein klassisches Spannungsfeld. Daher haben wir dedizierte Teams für Vorentwicklung, die sich gezielt mit neuen Technologien beschäftigen und gleichzeitig nah an Kunden, Hochschu- len und Partnern arbeiten. Innovation bedeutet für uns nicht, jeder Idee sofort zu folgen, sondern bewusst zu entschei- den, welche Technologien einen echten Mehrwert bieten und reif genug sind, um langfristig in Produkte und Plattformen integriert zu werden. Viele aktuelle Trends drehen sich um KI, Robotik und Automati sierung. Welche Rolle spielt hier Motion Control? Diese Themen hängen eng zusammen. KI verändert die Robotik grundlegend. Roboter verlassen geschützte Bereiche und bewegen sich in unstrukturierten Umgebungen. Dabei interagieren sie zu- nehmend mit Menschen – etwa in der Lo- gistik oder in industriellen Anwendun- gen. Gerade in solchen Anwendungen wird Motion Control immer wichtiger,
weil Systeme komplexer, vernetzter und kontextabhängiger werden. Das erfor- dert funktionale Sicherheit, weil Mensch und Maschine näher zusammenrücken. Diese Entwicklung ist kein kurzfristiger Hype, sondern wird uns über viele Jahre begleiten. Neben diesen sichtbaren Trends gibt es auch Themen, die weniger attraktiv scheinen, wie neue regulatori- sche Anforderungen sowie die Sicher- stellung robuster Produktionsprozesse und Lieferketten. Diese sind aber ent- scheidend dafür, dass innovative Tech- nologien überhaupt zuverlässig einge- setzt werden können. Wenn heute junge Ingenieur:innen bei maxon anfangen – was würdest du ihnen mitgeben? Man sollte herausfinden, was einen wirklich interessiert, und darin gut wer- den – ohne sich zu stark von kurzfristi- gen Trends leiten zu lassen. Ich habe selbst erlebt, wie sich Hypes verändern. Am Ende zählt, dass man etwas macht, was einem langfristig Freude bereitet. Was unterscheidet aus deiner Sicht eine gute technische Lösung von einer wirklich überzeugenden? Eine wirklich überzeugende Lösung funktioniert nicht nur unter Idealbedin- gungen. Sie ist durchdacht, stabil und lässt sich im Alltag zuverlässig einset- zen. Dort zeigt sich, ob technologische Tiefe und Systemverständnis wirklich vorhanden sind.
Zur Person Dr. Stefan Müller ist seit 2022 Chief Technology Officer (CTO) der maxon Gruppe. Er ist seit 2017 bei maxon tätig und promovierte im Bereich Elektrotechnik an der Universität Stuttgart.
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MOTION CONTROL Q&A
Die sechs wichtigsten Fragen zu Motion Control
Motion Control sorgt dafür, dass Bewegungen präzise, effizient und zuverlässig ausgeführt werden. Dabei geht es längst nicht mehr nur um den Motor, sondern um das Zusammenspiel von Mechanik, Sensorik, Elektronik und Software. Die folgenden Fragen geben einen kompakten Einstieg in die wichtigsten Grundlagen.
1 Was bedeutet Motion Control? Motion Control beschreibt die Fähigkeit, Bewegun gen gezielt auf eine Anwendung auszulegen. Ein Motor in einem Robotergelenk stellt andere An forderungen als ein Antrieb in einem Laborgerät oder einer Verpackungsmaschine. Entscheidend ist deshalb nicht der Motor allein, sondern wie Motor, Sensorik, Elektronik, Software und Mechanik zusammenspielen.
3 Was unter scheidet maxon im Bereich Motion Control von anderen Anbietern? Viele Anbieter beherrschen einzelne Kompo nenten. maxon kann Motoren, Getriebe, Sensorik, Elektronik und Software aus einer Hand anbieten und dadurch das Gesamtsystem ganzheitlich optimieren. Ziel ist nicht die maximale Leistung jeder Einzelkomponente, sondern das bestmögliche Zusammenspiel aller Komponenten. So entsteht Mehrwert, der über die Summe der Einzelteile hinausgeht.
2 Was unterscheidet Motion Control von klassischer Antriebstechnik? Ein Antrieb erzeugt Bewegung. Motion Control sorgt dafür, dass diese Bewegung präzise, reproduzierbar und optimal auf die jeweilige An wendung abgestimmt ist. Dazu gehören neben der eigentlichen Regelung auch Aspekte wie Dynamik, Energieeffizienz, Synchronisation mehrerer Achsen oder das Verhalten unter wechselnden Lasten.
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4 Warum müssen Motion-Control- Systeme vorher sehbar sein? Gerade in Robotik, Medizintechnik oder Industrie automation müssen sich Bewegungssysteme jederzeit nachvollziehbar und reproduzierbar ver halten. Nur so lassen sich Sicherheit, Qualität und Vertrauen gewährleisten. Auch neue Techno logien wie datenbasierte Analysen oder künst- liche Intelligenz ändern nichts an diesem Grund prinzip: Die Bewegung selbst muss jederzeit beherrschbar bleiben.
6 Welche Entwick lung wird Motion Control künftig am stärksten prägen? Bewegungssysteme werden künftig noch stärker vernetzt und mehr Informationen aus ihrer Umgebung berücksichtigen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Software, Usability und Functional Safety. Die Heraus forderung besteht darin, zusätzliche Intelli genz ins System zu bringen, ohne dessen Stabilität und Vorhersehbarkeit zu verlieren.
5 Welche Rolle spielt Software heute im Motion-Control- System? Der entscheidende Mehrwert entsteht heute oft in der Software. Moderne Regelalgorithmen, Dia gnosefunktionen oder die Synchronisation mehre rer Achsen erweitern die Möglichkeiten eines Antriebssystems erheblich. Gleichzeitig wird eine einfache Inbetriebnahme und Bedienung immer wichtiger. Entwickler sollen sich auf ihre An wendung konzentrieren können – nicht auf die Grundlagen der Antriebsregelung.
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SEITENTITEL
Ein mobiler Roboter entnimmt mithilfe eines Roboterarms ein Paket aus dem Regal – eine komplexe Bewegungsaufgabe in der Intralogistik.
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EXPERTISE
Erfahrung, die schneller zur Lösung führt Neue Motion-Control-Lösungen beginnen nicht bei null. Bewährte Plattformen machen über Jahre aufgebautes Know-how direkt nutzbar.
Text Daniel Hug
Die Entwicklung eines Servo Drives oder Motion Controllers scheint auf den ersten Blick keine kom- plizierte Sache zu sein. Viele Microcontroller-Her- steller bieten umfangreiche Software Development Kits (SDKs) und Bibliotheken für die Ansteuerung von bürstenbehafteten und bürstenlosen Gleich- strommotoren. Auch finden sich heute zahlreiche hochintegrierte Bausteine, welche verschiedenste Funktionen im Bereich der Motorregelung über- nehmen. Tatsächlich lassen sich damit durch einen ver- sierten Ingenieur auch ohne vertiefte Erfahrung in Regelungstechnik und Leistungselektronik in re- lativ kurzer Zeit funktionierende Steuerungslösun- gen entwickeln. Für einfache Anwendungen kann das durchaus ausreichend sein. Werden die Anfor- derungen komplexer, stösst dieser Ansatz jedoch rasch an Grenzen. Die Anforderungen hochdynamischer eisenloser Motoren, kompromisslose Miniaturisierung sowie hohe Effizienzansprüche in Verbindung mit an- spruchsvollem thermischem Design verlangen Spe- zialkenntnisse und Erfahrung. Gleiches gilt für die Taktsynchronisierung verschiedenster Kommuni- kationsschnittstellen und moderner Sensorsysteme. Wenn zusätzlich hohe Stückzahlen und eine Ver- fügbarkeit über Jahrzehnte gefordert sind, wird
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Motion Control
deutlich, weshalb sich maxon entschieden hat, auch eigene Elektronik zu entwickeln. Der entscheidende Punkt liegt jedoch an anderer Stelle: Ein Antriebssystem entfaltet sein volles Po- tenzial erst durch die optimale Abstimmung aller Komponenten – vom Getriebe über den Motor und die Sensorik bis hin zum Regler. Insbesondere bei hochintegrierten Lösungen ist dieser Punkt uner- lässlich. Wer das Maximum herausholen will, be- nötigt einen ganzheitlichen Systemoptimierungs- ansatz und muss alle Komponenten beherrschen. Entwicklung beginnt beim Kunden Am Ursprung einer neuen Plattform steht nicht die Technologie, sondern die Anwendung. Im Zentrum steht die Frage, wie für Kunden ein echter Mehrwert geschaffen werden kann, der ihnen gegenüber ihrer Konkurrenz einen Wettbewerbsvorteil verschafft. Das klingt einfach, wird jedoch durch die enorme Vielfalt der Anwendungen anspruchsvoll. Das Tä- tigkeitsfeld von maxon reicht von Medizintechnik über Robotik und Industrieautomation bis hin zu Mobilitätsanwendungen. Entsprechend unter- schiedlich sind die Anforderungen. Hinzu kommt die zeitliche Komponente. Der typische Lifecycle einer Servo-Drive- oder Motion- Control-Plattform beträgt sieben bis zehn Jahre. Eine Plattform darf deshalb nicht ausschliesslich für die Anforderungen von heute entwickelt wer- den. Entscheidend ist vielmehr die Frage, wie sich Kunden, Anwendungen und Märkte in den kom- menden Jahren verändern werden. Die grosse Kunst besteht darin, aus diesen teil- weise sehr unterschiedlichen Anforderungen einen grössten gemeinsamen Nenner zu formulieren, der sowohl technisch als auch kommerziell sinnvoll ist. Erst danach beginnt die eigentliche Auseinander- setzung mit den technischen Lösungsmöglichkeiten. Viele Perspektiven, ein Ziel Eine Plattform entsteht nicht in einer einzelnen Entwicklungsabteilung. «Wisdom of the Crowd» ist hier nicht Schlagwort, sondern Programm. Wir sind überzeugt, dass ein interdisziplinärer Ansatz zu besseren Lösungen führt. Im Lead steht das Produktmanagement, welches die Richtung vorgibt und gemeinsam mit den be- teiligten Fachbereichen die Weiterentwicklung des Produktes vorantreibt. Die globalen Sales-Spezia- listen sorgen für die Nähe zum Kunden und helfen dabei, die tatsächlichen Bedürfnisse und Pain Points der Anwender zu verstehen. Die Business Develop- ment Teams kennen die Anwendungen und Märkte, erkennen Synergien und identifizieren Potenziale für neue Produkte. R&D wiederum entwickelt die passenden technischen Lösungen – von Elektronik- Hardware über Embedded- und Application-Soft- ware bis hin zu den Regelungsalgorithmen. Erst wenn diese Perspektiven zusammenkom- men, beginnt die eigentliche Entwicklung.
Plattformen bilden die Basis für kundenspezifische Lösungen. Ihr Wert zeigt sich erst dann, wenn da- raus konkrete Kundenlösungen entstehen. Bewährte Basis, individuelle Lösung Nicht jede Anwendung lässt sich mit einem Stan- dardprodukt optimal abdecken. Gleichzeitig wäre es weder technisch noch wirtschaftlich sinnvoll, jede Lösung von Grund auf neu zu entwickeln. Ge- nau hier liegt die Stärke einer Plattform. Sie bildet eine bewährte Basis, auf der kunden- spezifische Anpassungen effizient umgesetzt wer- den können. Kunden profitieren dadurch von kür- zeren Entwicklungszeiten, kalkulierbaren Risiken und einer Technologie, die bereits in zahlreichen Anwendungen erprobt wurde. Gleichzeitig bleibt genügend Flexibilität, um spezifische Anforderun- gen umzusetzen und echte Differenzierungsmerk- male zu schaffen. Innovation ohne Bruch Die Entwicklung einer Plattform endet nicht mit ihrer Markteinführung. Während ihres gesamten Lebenszyklus wird sie kontinuierlich weiterent wickelt. Die Motion-Control-Welt lebt von inkrementel- ler Innovation. Kunden erwarten stabile Produkte und langfristige Verfügbarkeit. Gleichzeitig steigen die Anforderungen laufend – etwa in den Bereichen Miniaturisierung, Konnektivität, Sicherheit oder Softwarefunktionalität. Die Herausforderung liegt in der Verbindung von Innovation und Stabilität. Einerseits müssen neue Funktionen und Technologien ihren Weg in die Plattform finden. Andererseits erwarten Kun- den möglichst nahtlose Übergänge zwischen Pro- duktgenerationen und langfristige Investitionssi- cherheit. Deshalb setzt maxon auf regelmässige Firm- ware- und Software-Updates. Sie ermöglichen es, neue Funktionen und Verbesserungen einzuführen, ohne die Stabilität bestehender Anwendungen zu gefährden. So bleibt eine Plattform über viele Jahre hinweg relevant und entwickelt sich gemeinsam mit den Anforderungen ihrer Anwender weiter.
Zur Person Daniel Hug leitet den Bereich Motion Control Services bei maxon. In dieser Funktion verantwortet er die Weiter- entwicklung der Motion-Con- trol-Plattformen wie ESCON2 oder EPOS4.
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EXPERTENBLICK
Im Chirurgieroboter ermöglicht Motion Control präzise und kontrollierte Bewegungen auf kleinstem Raum.
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Motion Control
STEUERUNGSELEKTRONIK
Steuerungselektronik erfüllt unterschiedliche Aufgaben im Antriebssystem. Servoregler übernehmen die Regelung der Antriebe, Motion Controller die übergeordnete Koordination mehrerer Achsen. Welche Lösung zum Einsatz kommt, hängt von Regelungsaufgabe, Systemarchitektur und Integra tionsgrad ab. Die Plattformen, Bauformen und Leistungsstufen bilden die Basis für kundenspezifische Anpassungen und Entwicklungen. Auf den folgenden Seiten stellen wir die Plattformen ESCON2, EPOS4 und MACS vor – von typischen Anwendungen bis zu ausgewählten Produkten.
Unsere Produkte
Servoregler
Ab Seite 18
ESCON2
EPOS4 Easy to use Positioning System
Easy Speed Controller
Ab Seite 20
Ab Seite 24
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maxon insights # 1
Motion Controller
Ab Seite 28
MACS Multi-Axis Controller System
Ab Seite 30
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Motion Control
STEUERUNGSELEKTRONIK
Servoregler Servoregler sind das zentrale Bindeglied zwischen Antrieb und Applikationssteuerung in modernen Bewegungs systemen. Sie vereinen Leistungselektronik, vielfältige Schnittstellen und intelligente Regelalgorithmen auf engstem Raum und ermöglichen die optimale Kontrolle von Drehmoment, Drehzahl und Position in unterschied lichsten Anwendungen. Mit ESCON2 und EPOS4 bietet maxon zwei leistungsfähige Plattformen, die das gesamte Spektrum moderner Motion-Control- Anwendungen abdecken.
■ Servoregler und Motion Studio Engineering Software
+ Sensorik
+ Motor
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Antriebssysteme, zum Beispiel für: Industrierobotik Humanoide Robotik Mobile Robotik Medizintechnik Halbleiterfertigung Power Tools
+ Getriebe
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STEUERUNGSELEKTRONIK > SERVOREGLER
ESCON2 Die ESCON2 Servoregler der Value Line sind auf ein breites Anwendungsspektrum und eine flexible Systemintegration aus gelegt. Feldorientierte Regelung (FOC) ist bereits auf Basis der Motor-Hallsensoren möglich; die Ansteuerung erfolgt über CANopen sowie digitale und analoge I/Os. Damit ermöglichen ESCON2 einen einfachen Einstieg in moderne Motion Control – neu auch für Positionieraufgaben.
+ Sensorik
+ Motor
+ Getriebe
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maxon insights # 1
Antriebssysteme, zum Beispiel für:
Packaging
In kompakten Handtools der Ver packungsindustrie zählt jede Minute Batterielaufzeit. Die hohe Flexibilität der ESCON2 Plattform ermöglicht die optimale Integration von Applikations logik und Motorregelung auf engstem Raum. Feldorientierte Regelung (FOC) sorgt für die nötige Effizienz.
Mobile Robotik
In mobilen Robotern werden Fahr- und Lenkachsen einzeln oder im Verbund angesteuert. ESCON2 kann dabei zum Beispiel die Regelung einzelner Antriebe übernehmen und über CANopen platz sparend und einfach in die übergeord nete Steuerung eingebunden werden.
Drohnen
Bei Drohnen sind Gewicht und verfüg barer Bauraum zentrale Grössen. Dank hoher Leistungsdichte und Drehzahl regelung bis 120 000 Umdrehungen pro Minute eignen sich kleine ESCON2-Mo dule besonders für solche Anwendungen.
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Motion Control
STEUERUNGSELEKTRONIK > SERVOREGLER > ESCON2
Drei Beispiele. Viele Möglichkeiten.
ESCON2 Nano 24/2
ESCON2 Compact 60/30
Das OEM-Modul lässt sich direkt in kunden spezifische Elektronik integrieren und benötigt dabei nur wenig Bauraum.
Der anschlussfertige Servoregler ist für 60 V und 30 A ausgelegt und deckt damit Antriebsaufgaben mit höherem Leistungsbedarf ab.
Technische Highlights ■ 24 V / 2 A ■ OEM-Modul ■ Für platzkritische Integration
Technische Highlights ■ 60 V / 30 A ■ Anschlussfertige Ausführung ■ Für Antriebe mit höherem Strombedarf
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ESCON2 60/12
Das vollständige ESCON2 Portfolio: Alle Produkte, Varianten und technischen Daten finden Sie online.
Der Servoregler im Gehäuse ist für 60 V und 12 A ausgelegt und für die Integration in industrielle Maschinen und Anlagen vorgesehen.
Alle ESCON2 Produkte entdecken.
Technische Highlights ■ 60 V / 12 A ■ Ausführung im Gehäuse ■ Anschlussfertige Integration
Neu: Positionieren mit ESCON2 ESCON2 wird um Positionierfunktionen erweitert. Damit lassen sich neben Strom-/Drehmoment- und Drehzahlregelung künftig auch Positionierauf- gaben mit ESCON2 realisieren.
Für Informationen zu Verfügbarkeit und unterstütz- ten Varianten kontaktieren Sie uns.
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Motion Control
STEUERUNGSELEKTRONIK > SERVOREGLER
EPOS4 Servoregler der Performance Line sind für anspruchsvolle Positionier- und Bewegungsaufgaben ausgelegt. Verschiedene Regelungs-, Feedback- und Kommunikationsmöglichkeiten ermög lichen die Einbindung in unterschiedliche Antriebs- und Automa tisierungsarchitekturen – egal ob Dual-Loop oder Functional Safety.
EPOS4
+ Sensorik
+ Motor
+ Getriebe
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maxon insights # 1
Antriebssysteme, zum Beispiel für:
Industrierobotik
Roboterachsen führen laufend wech selnde Bewegungsprofile aus. EPOS4 übernimmt die dynamische Rege- lung der einzelnen Antriebe und setzt die Sollwerte der Roboter- oder Maschinensteuerung mit EtherCAT oder CANopen um.
Humanoide Robotik
Humanoide Roboter vereinen zahl- reiche Gelenkachsen. Eine übergeord nete Bewegungssteuerung koordiniert ihre Trajektorien, während EPOS4 motor- und sensornah die Regelung der einzelnen Antriebe übernimmt – unab hängig von der gewählten Regelstruktur und davon, ob Functional Safety erfor derlich ist.
Halbleiterfertigung
In der Halbleiterfertigung müssen Positionierachsen Bewegungen präzise und wiederholgenau ausführen. EPOS4 unterstützt dafür eine breite Auswahl an Sensorschnittstellen und verschie dene Regelalgorithmen.
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Motion Control
STEUERUNGSELEKTRONIK > SERVOREGLER > EPOS4
Drei Beispiele. Viele Möglichkeiten.
EPOS4 Compact 60/20 CAN STO
EPOS4 Micro 24/1.5 CAN
Der anschlussfertige Servoregler verfügt über eine integrierte Safe-Torque-Off-Funktion (STO) und eignet sich damit für Maschinen und Automatisie- rungslösungen mit entsprechenden funktionalen Sicherheitsanforderungen.
Die kleine Bauform ermöglicht die Integration der EPOS4 Regelung bei begrenztem Bauraum.
Technische Highlights ■ 24 V / 1.5 A ■ OEM-Modul ■ CANopen-Schnittstelle
Technische Highlights ■ 60 V / 20 A ■ Integrierte STO-Funktion ■ CANopen-Schnittstelle
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maxon insights # 1
EPOS4 Disk 60/12 EtherCAT SSC
Das vollständige EPOS4 Portfolio: Alle Produkte, Varianten und technischen Daten finden Sie online.
Die scheibenförmige Ausführung ermöglicht die Integration der Steuerungselektronik nahe am Motor.
Alle EPOS4 Produkte entdecken.
Technische Highlights ■ 60 V / 12 A ■ EtherCAT-Schnittstelle ■ Antriebsnahe Integration
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Motion Control
STEUERUNGSELEKTRONIK
Motion Controller
Motion Controller koordinieren mehrere Antriebsachsen auf übergeordneter Ebene. Während Servoregler die einzel nen Antriebe regeln, synchronisieren Motion Controller deren Bewegungen und führen programmierte Abläufe aus. So lassen sich die Bewegungen mehrerer Achsen zeitlich und funktional aufeinander abstimmen.
■ Motion Controller und Motion Studio Engineering Software
+ Achse 1*
+ Achse 2
* Achse = Antriebssystem aus Servoregler + Sensorik + Motor + Getriebe
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maxon insights # 1
Koordinierte Bewegungen, zum Beispiel für:
Portalsysteme Pick-and-Place Werkzeugmaschinen Druck- und Ver arbeitungsmaschinen Robotik
+ weitere Achsen
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STEUERUNGSELEKTRONIK > MOTION CONTROLLER
MACS Motion Controller der Performance Line sind frei programmier bar und koordinieren mehrere Achsen bis hin zu Kinematikgruppen. Je nach Ausführung reicht die Plattform von kompakten Sechsachs- Lösungen bis zum MasterMACS mit maximal 32 Achsen.
MACS
+ Achse 1*
+ Achse 2
+ weitere Achsen
* Achse = Antriebssystem aus Servoregler + Sensorik + Motor + Getriebe
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maxon insights # 1
Antriebssysteme, zum Beispiel für:
Pick-and-Place
Pick-and-Place-Systeme erfordern abgestimmte Bewegungen mehrerer Achsen. MACS fasst diese zu einer Kinematikgruppe zusammen und steuert die dafür notwendigen Bewegungs abläufe.
Messtechnik
Messsysteme können mehrere bewegte Achsen erfordern, deren Positionen innerhalb eines Messablaufs aufeinander abgestimmt werden müssen. MACS synchronisiert diese Achsen innerhalb des Messablaufs.
Door Automation
Bei automatischen Türsystemen können mehrere Antriebe innerhalb eines gemeinsamen Bewegungsablaufs zu sammenarbeiten. MACS steuert das Zusammenspiel dieser Achsen.
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Motion Control
STEUERUNGSELEKTRONIK > MOTION CONTROLLER > MACS
Drei Beispiele. Viele Möglichkeiten.
MicroMACS6 Module
MicroMACS6 Der frei programmierbare Motion Controller steuert bis zu sechs externe Leistungsstufen über Ethernet und zwei unabhängige CANopen-Schnittstellen. Vier PWM-Ausgänge stehen zusätzlich für die An- steuerung von Servoreglern zur Verfügung.
Das programmierbare Modul lässt sich direkt in kundenspezifische Motherboards integrieren. In Kombination mit ESCON2- oder EPOS4- Modulen lassen sich kompakte Mehrachslösungen aufbauen.
Technische Highlights ■ Bis zu 6 Achsen ■ Ethernet und 2× CANopen ■ 4× PWM-Ausgänge
Technische Highlights ■ Steuerung von bis zu 6 Achsen ■ Frei programmierbares OEM-Modul ■ Kombinierbar mit ESCON2- und EPOS4-Modulen
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MiniMACS6 AMP-4/50/4-IF1
Das vollständige MACS Portfolio: Alle Produkte, Varianten und technischen Daten finden Sie online.
Der Motion Controller verfügt über vier integrierte Endstufen mit jeweils 211 W Dauer- und 370 W Spitzenleistung. Die Strommessung ist auf die Regelung kleinerer Motoren ausgelegt. Technische Highlights ■ 4 integrierte Endstufen ■ 211 W Dauer- / 370 W Spitzenleistung je Endstufe ■ Strommessung für kleinere Motoren optimiert
Alle MACS Produkte entdecken.
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Motion Control
PLATTFORMEN UND CUSTOMIZATION
Wenn Standardprodukte nicht mehr passen Nicht immer reicht ein Katalogprodukt. Anforderungen verändern sich, neue Ideen entstehen und Produkte entwickeln sich weiter. Dann zeigt sich, wie flexibel sich bestehende Plattformen zu einer kundenspezifischen Lösung weiterentwickeln lassen.
Aufgezeichnet von Urs-Ueli Schorno
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maxon insights # 1
Die übergeordnete Einheit übernimmt damit pri- mär die Kommunikation über CAN. Die eigentliche Motion Control findet lokal auf jeder einzelnen Achse statt. Mit dem neuen Ansatz änderten sich auch die Anforderungen an die technische Umsetzung. Kom- ponenten, Schnittstellen und Bauformen mussten neu aufeinander abgestimmt werden. Für die Kom- bination aus kompakter Bauform, integrierter Mo- tion Control und CAN-basierter Kommunikation existierte jedoch keine passende Kataloglösung. Zwei Plattformen werden zu einer Lösung Eine komplette Neuentwicklung war dazu nicht nötig. Stattdessen konnten bewährte Plattformen aus dem maxon Portfolio gezielt kombiniert wer- den. Das sparte Entwicklungszeit und baute auf bereits validierten Prozessen auf. Die Basis für die kundenspezifische Umsetzung bildeten ein EC45 flat Motor und eine EPOS4 Po- sitioniersteuerung. Beide Produkte existieren be- reits als eigenständige Produkte im maxon Portfo- lio. Die kundenspezifische Anpassung bestand in ihrer Integration auf einer gemeinsamen Hardware- plattform. Dafür wurde die EPOS4 direkt auf die Elektro- nikplattform des Motors integriert. Gleichzeitig wurde der Formfaktor an die verfügbare Einbau- situation angepasst – oder, wie Roman Berger es formuliert: Die Lösung wurde «ins Volumen rein- designed». Das Ziel war nicht maximale Miniaturisierung um ihrer selbst willen. Entscheidend war vielmehr, Elektronik, Motor und Systemarchitektur sauber zusammenzubringen. «Eine Platine ist günstiger als zwei», sagt Roman Berger. Gleichzeitig reduziert die Integration zusätz- lichen Aufwand bei Verkabelung und Schnittstellen. Je nach Anwendung kann ein dezentraler Ansatz Vorteile bei Integration, Modularität oder Verkabe- lung bieten. Andere Anwendungen setzen weiterhin bewusst auf zentrale Steuerungsarchitekturen. Ent- scheidend war in diesem Projekt deshalb nicht die Frage nach dem «richtigen» Ansatz, sondern die Fähigkeit, eine anspruchsvolle kundenspezifische Lösung schnell und technisch sauber umzusetzen. Mehr als ein Einzelprojekt Entstanden ist eine vielseitig einsetzbare Einheit, etwa für kompakte Fördermodule, Weichenantriebe oder kleine autonome Logistikfahrzeuge. Die ent- wickelte Lösung wird inzwischen bereits für weitere Anwendungen geprüft. Natürlich benötigt auch dort jede Anwendung neue Anpassungen – beispielsweise andere Bau- formen, Motorgrössen oder Schnittstellen. Genau darin liegt die Stärke des Plattformansatzes: Be- stehende Technologien lassen sich schnell an neue Anforderungen adaptieren und bilden die Grund- lage für weitere kundenspezifische Entwicklungen.
Kompakt integriert: EPOS4 Controller und EC45 flat Motor bilden eine kundenspezifische Antriebseinheit auf gemeinsamer Platine.
Ein ganz normaler Tag bei maxon – und ein Bei- spiel dafür, wie kundenspezifische Lösungen ent- stehen: Ein Kunde wählt für das Projekt eine neue Motion-Control-Architektur. Damit ändern sich die Anforderungen an die Antriebslösung. «Die Intel- ligenz des Antriebs lag ursprünglich zentral an ei- nem Ort», erklärt Roman Berger, Business Develop- ment Manager bei maxon. «Später wollte der Kunde die Bewegungssteuerung direkt in die einzelnen Einheiten verlagern.» Die neue Architektur ver- sprach Vorteile bei Service und Wartung. Zugleich stiegen die Anforderungen an die Integration der Antriebselektronik.
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Motion Control
maxon MIND
Der Motor als Sensor
Den Motor als Quelle für die Zustandsüberwachung einer Maschine nutzen: Das will maxon MIND (Motion Insights and Diagnostics). Die Basis bilden maschinelles Lernen, physikalisches Fachwissen und eine offene Architektur.
Text Claude Jaquemet Foto Jeremias Wieland
In der industriellen Antriebstechnik ist der Motor längst mehr als ein Aktuator. Er liefert wertvolle Informationen über den Zustand des Gesamtsystems – vor- ausgesetzt, man weiss die Daten richtig zu interpretieren. Genau hier setzt ma- xon MIND (Motion Insights and Diagno- stics) an. Das System nutzt Motorsig- nale, um Rückschlüsse auf den Zustand des Antriebssystems und seiner Umge- bung zu ziehen. So wird der Motor zum Sensor in der Maschine. maxon MIND analysiert Daten, die während des Maschinenbetriebs aus dem Controller ausgelesen werden, und er- kennt Muster, die auf Verschleiss oder Fehlfunktionen hinweisen. Dabei geht es nicht nur um den Motor selbst, sondern um das gesamte Antriebssystem und die damit verbundenen Mechanik. So lassen sich Abweichungen frühzeitig erkennen. Die Lösung eignet sich besonders für Anwendungen, in denen drohende Aus- fälle rechtzeitig erkannt werden müs- sen – etwa um die Sicherheit des Perso- nals zu erhöhen oder Stillstandzeiten zu minimieren. Zudem identifiziert sie Pro-
bleme, die bei herkömmlichen Tests ver- borgen bleiben. In Produktionslinien mit mehreren aufeinanderfolgenden Maschinen er- kennt maxon MIND kleinste Abweichun- gen, bevor sie nachgelagerte Prozesse beeinflussen. Auch im Service schafft das System Mehrwert, wenn der tatsächliche Zustand der Anlage für die Wartungspla- nung entscheidend ist. Erklärbare, optimierte KI Technologisch basiert maxon MIND auf erklärbarer künstlicher Intelligenz. Da- durch sind Diagnosen und Prognosen nachvollziehbar – eine zentrale Voraus- setzung für sicherheitskritische und stark regulierte Anwendungen. Das von maxon entwickelte Machine-Learning- Modell benötigt nur geringe Datenmen- gen und kann auf einfacher Hardware ausgeführt werden. Das ermöglicht eine minimalinvasive Integration und redu- ziert den Aufwand für das Modelltrai- ning. Da keine Recheninfrastruktur mit Grafikprozessoren (GPUs) erforderlich ist, ergeben sich zudem Kostenvorteile.
Auch bestehende Anwendungen lassen sich nachrüsten. Die Datenverarbeitung folgt einem klaren Ablauf: Während des Maschinen- betriebs werden Rohdaten erfasst, vor- verarbeitet und dem Machine-Learning- Modell zugeführt. Dieses analysiert Abweichungen von einem fehlerfreien Betriebszustand. Das Ergebnis steht dem Kunden via Programmierschnittstelle (API) zur Verfügung. Glassbox statt Blackbox: Jeder Verarbeitungsschritt bleibt nachvollziehbar. Hohe Prognosequalität Ein wesentliches Merkmal von maxon MIND ist die Einbindung domänenspe- zifischen Fachwissens. Die physikali- schen Zusammenhänge eines mechatro- nischen Systems fliessen direkt in die Modellierung ein. Dadurch wird mit ge- ringem Datenbedarf eine hohe Progno- sequalität erreicht. Das System lernt aus der realen An- wendung: Bei der Inbetriebnahme wird ein Initialzustand erfasst, der den Motor im Kontext seiner Umgebung beschreibt.
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Während des Betriebs werden regelmäs- sig neue Daten eingespeist und mit dem Modell verglichen – je nach Anwendung stündlich, täglich oder nach Bedarf. Die Datenqualität ist dabei zentral. Für valide Ergebnisse müssen die erfass- ten Signale den Betriebszustand der Ma- schine hinreichend abbilden. Deshalb arbeitet maxon eng mit den Kunden zu- sammen, um geeignete Messzyklen fest- zulegen. Dazu können standardisierte Bewegungsabläufe gehören, die typi- sche Belastungssituationen abbilden. So entsteht ein robustes, auf die Anwendung zugeschnittenes Modell. Eine offene Plattform Standardmässig erfolgt die Datenver- arbeitung in der Cloud. Kunden können ihre Daten einsehen und herunterladen. Personenbezogene Informationen sind nicht erforderlich; sämtliche Daten kön- nen vom Kunden anonymisiert werden, mit Ausnahme der Artikel- und Serien- nummer des Antriebs. Die Plattform ist offen konzipiert und lässt sich über eine API in bestehende
Systemumgebungen integrieren. Moto- ren, Elektronikkomponenten und Con- troller bleiben unverändert. Vorausset- zung ist lediglich die Installation eines Softwarepakets auf dem Master-Cont- roller, das die Daten beispielsweise über das standardisierte Kommunikations- protokoll MQTT übermittelt. Ist die Maschine bereits mit dem Internet ver- bunden und kann der Controller Daten erfassen, lässt sich das System innerhalb weniger Tage in Betrieb nehmen. maxon MIND positioniert sich als spezialisierte Lösung für anspruchsvolle Anwendungen. Im Zentrum steht die ein- gehende Analyse der physikalischen Ei- genschaften des Antriebssystems. Die Verbindung von technischem Fokus, in- dustrieller Robustheit und offener Archi- tektur liefert nicht nur Daten, sondern konkrete Erkenntnisse. Damit wird der Motor nicht nur zum Antrieb, sondern zum zentralen Element der Zustandsüberwachung – und zum Schlüssel für mehr Effizienz, Sicherheit und Verfügbarkeit in vernetzten Produk- tionsumgebungen in der Industrie.
Zum Autor Claude Jaquemet ist Busi- ness Development Manager Digital Business bei der maxon Group. Er beschäftigt sich mit digitalen Lösungen, die aus Antriebsdaten konkrete Erkenntnisse über den Zustand von Maschinen und Anlagen gewinnen.
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Motion Control
AUS DER PRAXIS
Werkzeugvermessung im Mikrometerbereich
Ob ein Werkzeug präzise fertigt, entscheidet sich oft schon bei der Vermessung. Dafür müssen Achsen, Optik und Bildverarbeitung perfekt zusammenspielen – Motion Control schafft die Grundlage dafür.
Text Annalisa Isler
Lasermarkierungen dienen als Referenz für die präzise Werkzeugvermessung.
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Präzision beginnt dort, wo das menschliche Auge an seine Grenzen stösst: Der Messkopf positioniert sich mit deutlich unter 1 µm-Genauigkeit, erfasst Werkzeuggeometrien zuverlässig und übergibt ex- akte Korrekturwerte an die CNC‑Maschine. So ent- steht reproduzierbare Fertigungsqualität auf Mik- rometer‑Niveau. Seit 80 Jahren steht die Firma E. ZOLLER GmbH & Co. KG für messbare Präzision. Heute steuert das Unternehmen aus dem deutschen Plei- delsheim ein globales Netzwerk mit eigenen Nie- derlassungen und Vertretungen an 85 Standorten in 62 Ländern. ZOLLER vermisst Werkzeuge für die CNC-Fertigung im μm-Bereich. Wie dieses Zu- sammenspiel gelingt, zeigt die langjährige Zusam- menarbeit von ZOLLER und maxon. «Bei uns entscheidet Präzision im Mikrome- terbereich», sagt Manuel Walter, verantwortlich für den Einkauf bei ZOLLER. Genau dieser An- spruch prägt die gesamte Messarchitektur – vom mechanischen Aufbau bis zur Bewegungsteue- rung. Das Unternehmen begann als Werkstattbe- trieb und ist heute eine feste Grösse in der Welt der Werkzeugvermessung. Branchen wie Auto- mobil, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik so- wie Maschinenbau setzen auf Messmaschinen der Firma. Was dabei oft unsichtbar bleibt: Damit aus ein- zelnen Bildinformationen verwertbare Daten wer- den, müssen Optik, Bildverarbeitung und Bewegung perfekt zusammenspielen. Genau an dieser Stelle beginnt die eigentliche technische Herausforderung. In solchen Systemen übernimmt Motion Control weit mehr als die reine Ansteuerung eines Motors. Sie sorgt dafür, dass Bewegungen im richtigen Mo- ment, mit der richtigen Dynamik und an der exakt richtigen Position stattfinden. Erst das abgestimmte Zusammenspiel aus Regelung, Synchronisation und Anwendungslogik macht aus Bewegung ein präzi- ses Messergebnis. Präzise Positionierung der Achsen In den Systemen kommen Mehrachssteuerungen der MACS-Plattform von maxon zum Einsatz. Sie übernehmen die koordinierte Regelung mehrerer Achsen, erfassen Positionsdaten in Echtzeit und bilden die Grundlage für die Synchronisation von Bewegung und Bildaufnahme. Über die Jahre hinweg wurden die Controller gemeinsam mit ZOLLER kontinuierlich weiterentwickelt und ge- zielt auf die spezifischen Anforderungen der Mess- applikation abgestimmt. Die Mess- und Prüfgeräte von ZOLLER arbeiten in einem hochpräzisen Zusammenspiel aus Optik, Bildverarbeitung und feinfühliger Bewegungsteu- erung. Herzstück dieses Messvorgangs sind leis- tungsfähige Mehrachs-Motion-Controller, die als «Taktgeber» der gesamten Messarchitektur fungie- ren. Sie steuern Achsen, synchronisieren Bildauf- nahmen und stellen sicher, dass Werkzeugkonturen
mit höchster Wiederholgenauigkeit im Mikrome- terbereich erfasst werden. Für Georges Pappas, Abteilungsleiter Elektro- konstruktion bei ZOLLER, ist genau dieses Zusam- menspiel entscheidend: «Unsere Systeme müssen sich schnell verfahren lassen, gleichzeitig aber hochpräzise positionieren und Positionen absolut stabil halten.» Die Messgeräte bewegen Werkzeug, Kamera und Optiksystem entlang mehrerer Achsen, die mikro- metergenau positioniert und kontinuierlich über- wacht werden. Die Herausforderung: Für die X/Y/Z- Positionierung eines Messkopfs ist eine Genauigkeit von besser als 1 μm gefordert. Die maxon-Mehr
«Wir sind da auf das Mü genau angewiesen» Manuel Walter, Leiter Einkauf bei E. ZOLLER GmbH & Co. KG.
achssteuerung übernimmt hierbei ein exaktes Posi- tionieren und Anfahren definierter Messpunkte, koordiniert dynamisches Abbremsen und Beschleu- nigen bei wechselnden Messverfahren und stabili- siert zuletzt Haltepositionen während der Bildauf- nahmen. Diese Funktionskombination ist ent- scheidend, weil minimale Schwingungen oder Po- sitionsfehler das Messergebnis verfälschen würden. Georges Pappas bringt die Anforderung auf den Punkt: «Während der Bildaufnahme muss die Posi- tion absolut stabil sein. Selbst kleinste Bewegungen oder Regelabweichungen würden das Messergebnis verfälschen.» Gerade in der Haltephase entscheidet diese Stabilität darüber, ob Messungen hochgenau und reproduzierbar bleiben.
Synchronisation von Bildaufnahme und Bewegung
Ein weiteres technisches Kernelement ist das in- terrupgesteuerte Positions-Latching. Jede der un- gefähr 30 Kamerabilder pro Sekunde löst ein Inter- rupt beim Controller aus. Gleichzeitig wird der exakte Positionswert der Achsen «gelatched», also eingefroren und mit dem jeweiligen Bild verknüpft. Erst die Fusion aus Pixelinformationen und präzi- ser mechanischer Position ergibt ein verwertbares Mass. Somit fungiert der Motion Controller als
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Motion Control
Präzision im Detail: ZOLLER entwickelt Mess- und Prüfsysteme für anspruchsvolle Fertigungsprozesse.
Bindeglied zwischen Bildverarbeitung und Mecha- nik – ohne diese Synchronisation wären Messungen im Mikrometerbereich nicht möglich. Wie dieses Prinzip in der Praxis funktioniert, beschreibt Georges Pappas so: «Bei jedem Bild, das die Kamera macht, wird ein Triggersignal an den Motion-Controller gesendet.» Da die Kamera kontinuierlich arbeitet, müssen die zugehörigen Positionswerte in Echtzeit erfasst und zwischen- gespeichert werden, damit Bild und Bewegung im nächsten Schritt wieder korrekt zusammengesetzt werden können. Auch für Fabian Vogel, Geschäftsführer Kom- petenzzentrum Mehrachssteuerungen bei maxon, liegt hier der Kern der Anwendung: «Für uns ist es entscheidend, die Anwendung im Detail zu verste- hen – also wie der Kunde die Messgeräte einsetzt und welche Anforderungen sich daraus im realen Betrieb ergeben. Nur so können wir das Regelver- halten sowie die Synchronisation exakt auf diese spezifische Applikation auslegen.» Insbesondere das präzise Erfassen und tempo- räre Speichern der aktuellen Achsposition im exakt
richtigen Moment entscheidet über zuverlässige Messergebnisse.
Regelverhalten und Dynamik für unterschiedliche Messverfahren
Das Technologieunternehmen ZOLLER setzt ver- schiedene Messmethoden ein, wie etwa Konturauf- nahme, Schneiden- und Rundlaufmessung sowie Höhen- und Winkelbestimmung. Die Mehrachs steuerungen müssen dabei zwischen schnellen Bewegungen und hochstabilen Stoppsequenzen wechseln. Diese Kombination aus Dynamik und Stabilität stellt extreme Anforderungen an das Re- geltuning, Antriebsperformance und Echtzeitver- halten. Gerade diese Bandbreite zwischen schnellem Verfahren und absolut ruhiger Halteposition macht die Anwendung anspruchsvoll. Es geht nicht nur darum, eine Achse in Bewegung zu setzen, sondern darum, sie in jedem Messverfahren genauso reagie- ren zu lassen, wie es die jeweilige Aufgabe verlangt. Dank integrierter Kinematik lassen sich kom- plexe 3D-Messprogramme präzise abfahren. Die
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