SCHRITTMOTOR 
MIT STEUERUNG

Ein Schrittmotor mit integrierter Steuerung vereint Motor, Leistungsendstufe und Positioniersteuerung in einer kompakten Antriebseinheit. Eine separate Motorsteuerung im Schaltschrank entfällt. Bei unseren Colibri-Antrieben ist außerdem ein Encoder zur Erfassung beziehungsweise Überwachung der Position integriert. Schnittstellen und Funktionsumfang hängen von der Baureihe und Ausführung ab.

Die integrierte Steuerung reduziert den Verdrahtungsaufwand zwischen Motor und Leistungselektronik und spart Platz im Schaltschrank. Bewegungsfunktionen werden direkt im Antrieb ausgeführt. Das erleichtert den Aufbau dezentraler Maschinenkonzepte und ermöglicht eine kompakte Kombination aus Motor, Elektronik und Kommunikation.

Die Colibri-4.0-Baureihe umfasst NEMA 17, NEMA 23, NEMA 24 und NEMA 34. Für NEMA 17 ist zusätzlich eine Inline-Ausführung erhältlich. Je nach Baugröße stehen unterschiedliche Motorlängen, Drehmomente, Gehäusevarianten und Optionen zur Verfügung. Die Auswahl richtet sich nach der mechanischen und elektrischen Anforderung der Anwendung.

Entscheidend sind das benötigte Drehmoment bei der vorgesehenen Drehzahl, Last und Massenträgheit, Beschleunigung, Einschaltdauer und Einbauraum. Das Haltemoment allein reicht zur Auswahl nicht aus. Zusätzlich sind die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie und die zulässigen axialen und radialen Wellenbelastungen zu beachten. Der MotorFinder unterstützt die Auslegung anhand der Bewegungs- und Lastdaten.

Colibri 4.0 ist je nach Baugröße und Ausführung mit PROFINET, EtherCAT oder EtherNet/IP erhältlich. Für bestimmte Ausführungen ist außerdem CANopen dokumentiert. Ältere Colibri-Baureihen und BAC-Ausführungen bieten je nach Modell digitale I/O, Takt/Richtung, RS485, CANopen oder PROFIBUS-DP. Nicht jede Schnittstelle ist bei jeder Baugröße verfügbar; maßgeblich ist die gewählte Geräteausführung.

Ja. Mit der passenden Kommunikationsschnittstelle können Colibri-Antriebe direkt in ein SPS-System eingebunden werden. Bei Colibri 4.0 werden beispielsweise Positionierbefehle und Bewegungsparameter über Industrial Ethernet übertragen. Der Antrieb führt die Bewegung aus und liefert Status- und Diagnoseinformationen zurück. BAC-Ausführungen können alternativ über digitale I/O oder Takt/Richtung angesteuert werden.

Für die PROFINET-Ausführung stehen TIA-Bibliotheken und Funktionsbausteine zur Verfügung. Die SPS überträgt Steuerbefehle und Bewegungsparameter an den Antrieb. Das PROFINET-Handbuch beschreibt unter anderem absolute und relative Positionierung, Referenzfahrt, Tippbetrieb und Stoppbefehle. Zustandsinformationen, Fehler, aktuelle Position und Istgeschwindigkeit werden an die SPS zurückgemeldet.

Die PC-Konfiguration erfolgt mit Colibri Studio über die für die Geräteausführung vorgesehene Schnittstelle. Die Datenblätter nennen Ethernet TCP/IP mit ASCII-Protokoll oder USB, insbesondere bei EtherCAT- und bestimmten CANopen-Ausführungen. Damit lassen sich Parameter einstellen und die Inbetriebnahme unterstützen. In älteren Unterlagen wird die Konfigurationssoftware auch als Colibri40 Config bezeichnet.

Ja. Die Colibri-4.0-Datenblätter beschreiben die direkte PC-Ansteuerung über die jeweilige Konfigurationsschnittstelle auch für einfache Labor- und Testanwendungen. Bei entsprechend ausgestatteten Geräten kann dafür Ethernet TCP/IP mit ASCII-Protokoll genutzt werden. Überwachungsmechanismen wie ein Heartbeat unterstützen die Überwachung der Kommunikation. Verfügbare Befehle und Anschlussmöglichkeiten richten sich nach der Gerätevariante.

Die hier beschriebenen Colibri-4.0-Antriebe verwenden eine getrennte Logikversorgung mit 24 VDC und eine Motorversorgung mit 24–48 VDC. Bei älteren BAC-Ausführungen gelten andere Werte: Colibri 23 BAC ist beispielsweise mit 24–36 VDC Steuerspannung und 24–48 VDC Motorspannung dokumentiert, Colibri Kompakt 34 BAC mit 24–36 VDC und 24–60 VDC. Maßgeblich sind immer Typenschild und Datenblatt des konkreten Antriebs.

Der integrierte Encoder erfasst die Motorbewegung und ermöglicht die Ermittlung beziehungsweise Überwachung der Position. Bei entsprechend aktivierter Überwachung können Abweichungen zwischen vorgegebener und tatsächlicher Bewegung erkannt werden. Welche Reaktionen und Rückmeldungen verfügbar sind, hängt von der Steuerung und Parametrierung ab. Ein Encoder allein bedeutet nicht, dass jede Ausführung wie ein Servoantrieb geregelt arbeitet.

Für verschiedene Colibri-4.0-Ausführungen sind Absolutwertgeber als Option vorgesehen, bei mehreren Baugrößen auch Multiturn-Geber. Die Verfügbarkeit hängt von Baugröße und Geräteausführung ab. Ob eine Referenzfahrt erforderlich ist und wie die Position nach dem Einschalten übernommen wird, richtet sich nach dem eingesetzten Geber und der Konfiguration.

Die BAC-Ausführung eignet sich für Positionieraufgaben mit digitalen I/O, Takt/Richtung oder optionaler RS485-Kommunikation. Je nach Betriebsart können gespeicherte Fahrprofile angewählt oder Programmabläufe ausgeführt werden. Colibri 4.0 mit Industrial Ethernet wird über PROFINET, EtherCAT oder EtherNet/IP in die Maschinensteuerung eingebunden und tauscht Bewegungsbefehle, Statuswerte und Diagnosedaten über die jeweilige Schnittstelle aus.

Ein Getriebe ist sinnvoll, wenn eine niedrigere Abtriebsdrehzahl oder ein höheres Abtriebsdrehmoment benötigt wird. Die Übersetzung verändert außerdem die auf den Motor wirkende Lastträgheit und die Bewegungsauflösung am Abtrieb. Bei der Auswahl sind Wirkungsgrad, Verdrehspiel, zulässige Belastungen und die benötigte Positioniergenauigkeit zu berücksichtigen. Getriebe sind je nach Colibri-Ausführung als Option erhältlich.

Die Colibri-4.0-Datenblätter nennen bei NEMA 17 überwiegend M8-Anschlüsse und bei NEMA 23, NEMA 24 und NEMA 34 überwiegend M12-Anschlüsse. Je nach Ausführung kommen zusätzliche Sensor- oder I/O-Anschlüsse hinzu. Die beschriebenen Geräte sind standardmäßig mit IP40 und optional mit IP54 dokumentiert. Anschlussausführung, Schutzart und erforderliche Gegenstecker sind anhand des jeweiligen Datenblatts zu prüfen.

Für Colibri 4.0 sind je nach Ausführung zusätzliche digitale 24-V-Ein- und Ausgänge vorgesehen, beispielsweise für Sensoren oder Ventile. Bei verschiedenen NEMA-23-, NEMA-24- und NEMA-34-Ausführungen ist außerdem eine Bremse optional erhältlich. Für die hier dokumentierten NEMA-17-Ausführungen ist keine Bremse ausgewiesen. Die Ausstattung muss passend zur Baugröße und Anwendung gewählt werden.

Die Colibri-4.0-Datenblätter beschreiben STO (Safe Torque Off) als ausstattungsabhängige Option mit zwei getrennten Eingängen. STO verhindert die Erzeugung von Motordrehmoment. Beim Colibri 4.0 NEMA 17 Inline ist die STO-Option laut beigefügtem Datenblatt erst ab 2027 vorgesehen. Verfügbarkeit und sicherheitstechnische Kenndaten sind für die konkrete Ausführung anhand der zugehörigen STO-Dokumentation zu prüfen.

Typische Anwendungen sind Positionierachsen, Zuführungen, Dosiersysteme, Verpackungsmaschinen, Handhabungssysteme und Laborautomation. Integrierte Schrittmotoren sind besonders dort interessant, wo kompakte Antriebe und eine dezentrale Installation gefragt sind. Die Eignung hängt vom erforderlichen Drehmoment, der Drehzahl, der Dynamik und den Umgebungsbedingungen ab.