antriebstechnik 9/2017

ELEKTROMOTOREN Immer

ELEKTROMOTOREN Immer dynamisch bleiben Servomotoren für präzise Bewegungen in Robotik und Automation Man nehme: Eine erfolgreiche Servo-Baureihe, tausche die bestehende durch eine konzentrierte Wicklung aus, ändere die Geometrie des Rotorpakets und fertig ist die neue, kürzere und damit dynamischere Servomotoren-Baureihe. Denn wer im Zeitalter von Robotik und Automatisierung mithalten will, der muss flexibel und schnell handeln. Dynamik ist der springende Punkt, wenn es um performante Antriebe geht. Denn neben einer kompakten Bauweise sollten vor allem die Bewegungsabläufe eines Servomotors flüssig und präzise sein. So benötigen einige Anwender im Zeitalter der Automatisierung nicht nur leistungsstarke Motoren, die schwere Lasten heben, sondern vielmehr einen hochdynamischen und präzisen Antrieb, der leichte Bewegungsaufgaben schnell umsetzt. Der Antriebsspezialist Heidrive vereint all diese Vorteile in seiner Heimotion Dynamic- Baureihe und stellt damit hohe Geschwindigkeit und maximale Leistungsfähigkeit auf eine Stufe. Das Kelheimer Unternehmen entwickelte mit dieser Baureihe auf Basis der vorhandenen Servo-Plattform einen hochdynamischen Antrieb, der nahezu allen Anforderungen an die Applikation gerecht wird. Anne Hoffmann, Presseabteilung, bei der Heidrive GmbH in Kelheim Baulänge stark reduziert Die dynamischen Servomotoren von Heimotion sind Permanentmagnet-Drehstrom- Synchron-Servomotoren. Mit Permanentmagneten aus Neodym-Eisen-Bor können Leistungswerte erreicht werden, die bis zu 40 % über den höchsten bisher bekannten und verwendeten Seltenerdmagneten liegen. Sowohl neue technische Lösungen als auch eine Reduzierung des Magnetmaterialeinsatzes bei gleicher Leistung des Systems werden dadurch ermöglicht. „Die Heimotion Dynamic- Motoren zeichnen sich zusätzlich durch ihre Robustheit als auch durch eine hohe Energieeffizienz aus, die vor allem von einer neuen Geometrie des Rotorpakets herrührt. So ermöglicht diese eine Reduzierung der Spulenköpfe und der Packungshöhe, was im Ergebnis zu einem kompakten und hochdynamischen Servomotor führt“, erklärt Helmut Pirthauer, Geschäftsführer der Heidrive GmbH. Als dritte Baugruppe der Heimotion-Serien konnte die Baulänge der Heimotion Dynamic-Baureihe um 20 % reduziert werden. Diese wurde vor allem durch eine konzentrierte Wicklung erreicht. Dabei werden Kupferschichten über einzelne Zähne mithilfe einer Flyerwicklung ohne Kreuzungen automatisch aufgetragen. So wird die Querschnittsfläche der Nut optimal ausgenutzt. Dies resultiert in einem Wirkungsgrad von bis zu 96 %. Die Wickelköpfe werden gegenüber der bestehenden und bereits optimierten Baureihe durch diese Wicklungsart nochmals verkürzt. Aufgrund der Reduzierung des Trägheitsmo­ Es ist uns gelungen, die Rastmomente durch Schränkung einzelner Magnetsegmente und Optimierung der Polübergänge um über 50 % zu verringern Helmut Pirthauer, Geschäftsführer, Heidrive GmbH 46 antriebstechnik 9/2017

Baulängenreduktion bei gleichzeitiger Erhöhung der Dynamik ments um 35 % sind nun hohe Beschleunigungen möglich. Die Winkelbeschleunigung an einem Motor mit einer Leistung von 1 000 W (M0 = 3,5 Nm, Mn = 3,2 Nm bei 3 000 rpm) konnte von 100 000 rad/s² auf 175 000 rad/ s² angehoben werden. Die mit dieser Wicklungstechnologie einhergehende Verschlechterung der Rastmomente vermied man mittels FEM-Berechnungen, die allen Schnittberechnungen zugrunde lagen, gänzlich. „Es gelang sogar, die Rastmomente durch Schränkung einzelner Magnetsegmente und Optimierung der Polübergänge um über 50 % zu verringern. So ergeben sich Rastmomente von weniger als einem Prozent des Stillstandmoments“, so Helmut Pirthauer. Mit der neuen HMD- Baureihe ging auch eine Erweiterung der Drehmomentabstufung einher. Die Abstufung der Stillstandsmomente wurde so ergänzt, dass nun beim Baugrößensprung zweier Motoren das gewünschte Drehmoment von beiden Motoren realisiert werden kann. Für ein und dasselbe Drehmoment steht somit sowohl ein langer schlanker und dadurch dynamischer Motor als auch ein größerer, aber kurzer und dadurch kompakter Motor zur Verfügung. Für jede Positionsaufgabe Verbaut werden die Motoren z. B. in automatisierten Melksystemen sowie in Verpackungsmaschinen oder in Positioniersystemen. Aber auch in Prüfsystemen für die Automobilindustrie finden sie ihre Anwendung. Da hochauflösende Hiperface-DSL-Schnittstellen eingesetzt werden können, ist hier praktisch jede Positionsanforderung denk- und umsetzbar. Um die entstehende Wärmeentwicklung zu kontrollieren, überwacht ein integrierter KTY- Sensor die Temperatur der Wicklung im Motor. Drehbare Doppel- und Einkabel- Steckverbinder sorgen für eine einfache Montage des Motors. Außerdem kann man frei zwischen verschiedenen Wicklungsspannungen für den Einsatz mit DC- oder AC-Reglern wählen. Millionen Varianten Die dynamischen Servomotoren können, wie auch die Schwesternbaureihen HMC (für den asiatischen Markt) und HMP (für den europäischen Markt) nach einem Baukastenprinzip zusammengestellt und kombiniert werden. So hat der Anwender diverse Auswahlmöglichkeiten bei den Spannungen, Flanschen, Bremsen, Kabelanschlüssen, Gebern oder auch Planetengetrieben. Hierbei profitiert Heidrive von der Bauteilegleichheit zur HMP-Baureihe, denn sowohl die Flansche, die Motorkappen, die Anschlüsse als auch die Geber sind durch die einheitliche Schnittstellengestaltung einfach und schnell an jede der drei Baureihen montierbar. Folglich können sämtliche Optionen des bestehenden Baukastens verwendet werden. Als Ergebnis stehen somit über mehrere Millionen Varianten zur Auswahl, die mit einer kurzen Vorlaufzeit gefertigt und geliefert werden können. „Durch den Rückgriff auf bewährte Komponenten aus dem vorhandenen Servobaukasten wurde in kurzer Zeit eine dritte Baureihe kreiert, die nun auch weltweit ihre Anwendung findet. Aufgrund dieser Erweiterung können nun sämtliche Anforderungen aus den Bereichen der Automatisierung und Robotik erfüllt und bei Bedarf auch kundenspezifisch angepasst werden“, resümiert Helmut Pirthauer. www.heidrive.de [ ] ... das man kaum sieht