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antriebstechnik 3/2017

antriebstechnik 3/2017

UMRICHTERTECHNIK Von der

UMRICHTERTECHNIK Von der Designphase bis zur Serienfertigung Applikationsspezifische Frequenzumrichter und Servoverstärker nach Maß Bei speziellen Maschinen und Anwendungen stoßen Standard- Antriebskomponenten an ihre Grenzen – in solchen Fällen sind applikationsspezifische Lösungen gefragt, die die individuellen Anforderungen erfüllen. Der Lüneburger Spezialist für Antriebsund Steuerungselektronik Sieb & Meyer realisiert diese maßgeschneiderten Komponenten für seine Anwender – von der Konzeption bis zur Serienfertigung. Lesen Sie mehr in unserem Artikel. Sieb & Meyer bietet kundenspezifische Lösungen im Bereich der Hochgeschwindigkeits-Frequenzumrichter und -Einspeisesysteme sowie der intelligenten Servoverstärker. Die Bandbreite der Leistungen reicht dabei von einfachen Soft- und Hardwareanpassungen wie speziellen Gehäuseformen oder Schnittstellen bis hin zu komplett neu definierten Geräten und Funktionen. Basierend auf Standardkomponenten des Unternehmens, welche sich bereits auf dem Markt etabliert haben, werden die maßgeschneiderten Lösungen konzipiert. Hinzu kommt eine über 50-jährige Erfahrung von applikationsspezifischen Antriebssystemen, die in Serienstückzahlen von ca. 50 bis 10 000 Stück produziert werden. Experten entwickeln Lösung Von der gemeinsamen Planung bis hin zur Serienproduktion der spezifischen Lösung Rolf Gerhardt ist Leiter Vertrieb Antriebselektronik bei SIEB & MEYER in Lüneburg bietet das Unternehmen alles aus einer Hand. Am Anfang eines jeden Projekts steht eine professionelle Beratung. Anschließend wird gemeinsam mit dem Anwender das entsprechende Konzept und ein Lastenund Pflichtenheft erarbeitet. Für die Entwicklung der Lösung stehen im Haus alle notwendigen Experten zur Verfügung – z. B. in den Bereichen Leistungselektronik, Regelungstechnik, PC- und Embedded-Programmierung, Leiterplattenlayout, EMV und mechanische Konstruktion. Für eine zeitnahe und sichere Umsetzung der Entwicklungsziele werden u. a. moderne Simulations- und Designtools eingesetzt. Ebenso ist eine kontinuierliche Abstimmung der jeweiligen Abteilungen erforderlich: „Unsere Entwicklungsteams arbeiten Hand in Hand mit der Produktion. Nur so erreichen wir ein hohes Maß an Innovation und Flexibilität“, so Torsten Blankenburg, Vorstand Technik bei Sieb & Meyer. Die Fertigung findet in den Anlagen des Herstellers statt: Vom Prototypen bis zur Serienproduktion von bis zu einigen tausend Geräten bzw. Baugruppen pro Jahr ist alles möglich. Über die ausführliche Dokumentation hinaus sind Schulungen zu den individuellen Produkten möglich, ein schneller und umfassender Service hilft bei weitergehenden Fragen. Individuelle Frequenzumrichter Die applikationsspezifischen Antriebslösungen entstehen auf Grundlage der Produkt- 01 Die Abbildung zeigt einen Standard-High- Speed-Frequenz umrichter (links), sowie eine kundenspezifische Ausführung (rechts) 40 antriebstechnik 3/2017

Magnetscheibenkupplungen 02 Der Frequenzumrichter ermöglicht es, niederinduktive Asynchronmotoren ohne zusätzliche Motordrosseln bis zu einer Ausgangsfrequenz von 8 000 Hz anzutreiben palette von Sieb & Meyer. So hat das Unternehmen für einen internationalen Hersteller von Motorspindeln einen High-Speed-Frequenzumrichter konzipiert, der bezüglich der Regelungstechnik (Hard- und Software) auf der bewährten Serie SD2S basiert. Der kompakte Frequenzumrichter sorgt für den sensorlosen Antrieb von Niedervolt-Bearbeitungsspindeln mit Asynchron- und Synchronmotoren. Um den weltweiten Einsatz zu ermöglichen, wurde ein Weitbereichseingang mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur (PFC) realisiert. Ein DC/DC-Wandler mit Hochfrequenztaktung begrenzt die maximale Ausgangsspannung. Im Vergleich zur bis dato eingesetzten Antriebslösung konnte die Ausgangsleistung von ca. 160 VA auf 420 VA erhöht werden – bei unverändertem Bauvolumen. Ein weiterer applikationsspezifischer Frequenzumrichter – konzipiert für einen Hersteller von Leiterplatten-Bohrmaschinen – basiert auf dem Seriengerät FC2. Diese Lösung sollte sich optimal in die bestehende Maschinenkonstruktion integrieren lassen und bis zu acht Hochgeschwindigkeitsspindeln im Drehzahlbereich bis zu 480 000 1/min sensorlos betreiben. Kein Problem für den FC2: Das Gerät ermöglicht es mithilfe der Puls-Amplituden-Modulation (PAM), niederinduktive Asynchronmotoren ohne zusätzliche Motordrosseln bis zu einer Ausgangsfrequenz von 8 000 Hz (480 000 1/min) anzutreiben. Der parallele Betrieb von bis zu acht Asynchronmotoren und die separate Auswertung der Temperatursensoren sind bereits im Leistungsumfang des Standardgeräts enthalten. Der Hersteller passte die Netzteilelektronik und den konstruktiven Geräteaufbau an die Maschinenbedingungen an, dabei ließen sich sowohl Bauraum als auch Verdrahtungsaufwand reduzieren. 03 Durch Anpassungen der Netzteilelektronik und des konstruktiven Geräteaufbaus lassen sich sowohl Bauraum als auch Verdrahtungsaufwand reduzieren Servoverstärker für den Automobilbau Auch in der Automobilbranche bewähren sich die individuellen Antriebslösungen: „Der Kunde wollte mit einer eigenen Steuerungskarte und einem zugekauften Servoverstärker eine kompakte Schraubsteuerung realisieren“, erinnert sich Blankenburg. „Der Servoverstärker sollte dabei als zentrale Baugruppe mit Versorgung der eigenen Steuerungskarte fungieren und zwei unterschiedliche Einbauvarianten unterstützen – im Schaltschrank mit eigenständigem Gehäuse und als offene Platine.“ Applikationsbedingt war eine hohe Überlastfähigkeit sowohl der Motoren als auch des treibenden Servoverstärkers notwendig – trotzdem sollte das Bauvolumen möglichst gering bleiben. Die Datenübertragung der notwendigen Prozessdaten – wie das Drehmoment und der Drehwinkel – fand in diesem Fall über das Motorkabel statt; dementsprechend sollte der Servoverstärker über die spezifischen Sensorschnittstellen verfügen. Der Hersteller begleitete den Anwender von der Designphase bis zur Serienfertigung. Gemeinschaftlich entwickelten die Partner eine maßgeschneiderte Systemlösung, bei der zum Beispiel die Schnittstellen für die Transducer- Auswertung aus anschlusstechnischen Gründen auf dem Servoverstärker platziert sind und nicht auf der Steuerungskarte. Die sechs unterschiedlichen Gerätevarianten basieren auf nur einem Leiterplattenlayout und unterschiedlichen Bestückungsvarianten, was eine größtmögliche Anzahl von Gleichteilen ermöglicht. www.sieb-meyer.de kontaktfreie Übertragung von Drehmomenten (durch Wandungen) ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ Anwendungsbeispiele: Antrieb von Pumpen, Rührwerken oder Kompressoren in geschlossenen Flüssigkeitsbehältern Antrieb von Ventilatoren in geschlossenen Behältern mit Gasen oder Dämpfen Kraftübertragung zu Unterwasser-Roboterarmen Übertragung von Anzeigevorgängen auf Rundskalen in einem anderen Medium Vermeidung von Motorvibrationsübertragungen Abkopplung von Gewichtseinflüssen bei Wiegevorgängen Übertragungsdrehmomente je nach Baugröße und Luftspalt: 0,04 Nm bis 146 Nm Tel. +49 (0)431-65 0277 Fax +49 (0)431-65 0511 Bunsenstraße 1 • 24145 Kiel • Germany mobac@t-online.de • www.mobac.de

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