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antriebstechnik 11/2022

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antriebstechnik 11/2022

GETRIEBEMOTOREN TITEL Um

GETRIEBEMOTOREN TITEL Um für die unterschiedlichsten Antriebsaufgaben immer die passende Lösung bereitzustellen, braucht es eine Vielzahl verschiedener Antriebsvarianten. Beim modular aufgebauten Antriebskonzept ECI 63 (Elektronisch kommutierte BLDC Innenläufer der Baugröße 63 mm) ist dies jedoch keineswegs mit hohem Entwicklungsaufwand und langen Lieferzeiten verbunden. Stattdessen ermöglicht es durch die individuelle Kombination vorgefertigter Module, innerhalb kurzer Zeit immer genau den Antrieb herzustellen, den eine Applikation benötigt, egal in welcher Branche oder in welchem Umfeld. Der Anwender wählt seine benötigten Komponenten aus, zum Beispiel im Onlineportal, und den Zusammenbau übernimmt ebmpapst. Die vorvalidierten Einzelmodule ermöglichen eine kurze Time to Market. Definierte Vorzugstypen sind schon innerhalb von 48 Stunden verfügbar, zum Beispiel für Bemusterungen. GEMEINSAM VERBUNDEN Eine raffinierte Verbindungstechnik erreicht sehr kompakte Maße des Antriebsgehäuses. Weiterhin ein nahtloses Ineinandergreifen der einzelnen Module, sodass standardmäßig die Schutzart IP54 erfüllt wird, optional ist sogar IP65 möglich. Gleichzeitig ist das System offen für externe Erweiterungen und elektronische Vernetzungen aller Art. Sämtliche Antriebskomponenten, die im gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, lassen sich über nur eine elektrische Schnittstelle anschließen. Der standardmäßige, radiale Winkelstecker mit Bajonettverschluss ist drehbar und rastet automatisch ein. Für platzkritische Anwendungen steht ein axialer Stecker zur Verfügung, alternativ ist auch ein konfektionierter Kabelanschluss möglich. Als Motormodule für das Antriebssystem kommen prinzipiell alle Motoren von ebm-papst mit 63 mm Durchmesser in Frage. Mit Nennmomenten bis zu 0,88 Nm bei 4.000 U/min und einem Motorwirkungsgrad bis zu 90 % setzen hier die elektronisch kommutierten Motoren der Baureihe ECI 63 laut Hersteller vor allem Maßstäbe in puncto Leistungsdichte. Damit sind sie beispielsweise gut als dynamische Antriebe für Förder- und Sortieranlagen geeignet, eignen sich aber auch gut als leistungsstarke und feinfühlige Verstellantriebe in OP-Tischen. In das Systemgehäuse integrieren lassen sich aber auch Motormodule der VDC- und BCI-Baureihen. Da alle Motoren mit Schutzkleinspannung laufen, ermöglichen sie auch den Batteriebetrieb. Die Batteriespannung lässt sich somit ohne Spannungswandler oder Wechselrichter direkt nutzen. WELCHES GETRIEBEMODUL HÄTTEN SIE GERNE? Für die Untersetzung der schnelldrehenden ECI-Innenläufermotoren gibt es im Baukasten fünf Getriebetypen: Bei den drei Planetengetrieben haben Anwender die Wahl zwischen kostenoptimierten, besonders geräuscharmen oder sehr robusten Ausführungen. Das sehr leise Noiselessplus eignet sich besonders für Anwendungen in der Medizintechnik, wenn die Antriebe nah am Patienten arbeiten wie bei der Dialyse, an OP-Tischen oder in der Diagnostik. Performaxplus wiederum ist ein wirtschaftlicher Allrounder für Anwender, die ein besonders günstiges Preis-/Leistungsverhältnis suchen. Für Applikationen, die hohe Drehmomente erfordern, ist das überlastfähige, robuste Optimax-Planetengetriebe eine gute Wahl. Typische Anwendungsbeispiele sind hier Shuttles oder Crossbelt Sorter. Muss die Motorkraft um die Ecke gelenkt werden, kommen Winkelgetriebe zum Einsatz: Der Hersteller empfiehlt hier Etacrown mit Kronenradstufe und das besonders kompakt bauende Etacrownplus mit zusätzlicher integrierter Planetenstufe. Typische Gründe für ihren Einsatz sind das kräftige übertragbare Drehmoment und der hohe Wirkungsgrad, einhergehend mit der fehlenden Selbsthemmung. Bei Schranken und Zugangskontrollsystemen beispielsweise lassen sich die Getriebe im Notfall auch bei hoher Untersetzung problemlos manuell zurückdrehen, ohne dass Komponenten zur Entkopplung notwendig sind, um den Antrieb vor Beschädigung zu schützen. ENCODER- UND BREMSENMODULE Das Betreiben eines Motors an einem externen Regler mit Drehmomentsteuerung erfordert einen Sensor, der die Information liefert, wo die Welle im Verhältnis zum Stator steht. Hierfür genügen meist die im Motor integrierten Hallsensoren. Soll der Antrieb in der Anwendung Positionieraufgaben erfüllen, ist ein Encoder als Sensor nötig. Hier sind verschiedene Standards verfüg- 02 01 04 03 12 antriebstechnik 2022/11 www.antriebstechnik.de

TITEL GETRIEBEMOTOREN 01 Sicher um die Ecke: Der standardmäßige, radiale Winkelstecker mit Bajonettverschluss ist drehbar und rastet automatisch ein 05 02 Volle Hand: Fünf unterschiedliche Getriebemodule stehen zur Wahl 03 Verschiedene Standards möglich: Die Abbildung zeigt einen magnetischen 3-Kanal Inkrementalgeber mit 12 Bit Auflösung 04 Immer die passende Elektronik: für einfache Anwendungen ebenso wie für die Integration in Industrie-4.0-Konzepte 05 Ein Zuhause: Alle individuell ausgewählten Antriebskomponenten sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht bar: 360-Grad-Auflösung, 360-Grad-Auflösung plus Umdrehungszählung sowie kundenspezifische Geber, zum Beispiel für Simatic Micro-Drive Regler von Siemens. Der magnetische Inkrementalencoder arbeitet mit einer Auflösung von 12 Bit, die sich je nach gewählter Getriebelösung noch erhöht, so dass eine Genauigkeit an der Abtriebswelle bis zu 0,08° erreicht werden kann. Optional sind sogar noch kleinere Auflösungen möglich. Zudem gibt es ein absolutes Multiturn-Geber-Modul (bis 17 Bit Auflösung im Singleturn- und bis 32 Bit im Multiturnbereich). Der intelligente Geber, der bei einem Versorgungsausfall weiter seine Position behält, macht eine sonst notwendige Referenzfahrten überflüssig, arbeitet ohne Batterien, stattdessen nutzt er ein Energie-Harvesting-System, das auf dem Wiegand-Effekt basiert. Die für die Speicherung der Rotorlageinformation notwendige Energie wird aus einem rotierenden Magnetfeld gewonnen. Das macht Batterien als Backuplösung, geberintegrierte Getriebe und zugehörige Wartungsmaßnahmen überflüssig. Der für die Anwendung passende Encoder wird ebenfalls im Antriebsgehäuse untergebracht und die Signale stehen an der zentralen elektrischen Schnittstelle zur Verfügung. Je nach Anzahl der benötigten Pins kann hier auch ein Stecker mit Doppelbuchse sinnvoll sein. Verlangt die Anwendung Halte- oder Sicherheitsbremsen für einen schnellen Not-Stopp oder um beispielsweise bei einer Hubeinrichtung bei Ausfall der Versorgungsspannung die Position sicher zu halten, können Module mit Haltebremsen ergänzt werden, die nach dem Federkraft-Prinzip arbeiten. Aber auch eine Arbeitsstrombremse lässt sich einsetzen. INTELLIGENTE ZUSATZFUNKTIONEN Soll der Antrieb zuverlässig auf Drehzahl fahren, präzises Positionieren meistern oder mit integrierter Intelligenz bereit sein für IoT, Predictive Maintenance und Condition-Monitoring? Auch für diese Anforderungen hat der Baukasten mit den verschiedenen K-Klassen der Elektroniken die passenden Lösungen in petto. Die integrierte K4-Elektronik mit analogen oder digitalen Ein-/Ausgängen im Antriebssystem ermöglicht den Betrieb über eine externe Steuerung mit allen Standardbusschnittstellen. Die ebenfalls als Modul integrierbare K5-Elektronik hat zahlreiche feste und frei programmierbare Funktionen (ähnlich wie bei einer SPS). Damit können die Antriebe unabhängig von der übergeordneten Steuerung Programmabläufe selbstständig abarbeiten. Auch für sicherheitskritische Anwendungen sind die Antriebssysteme gut aufgestellt. Die K4- und K5-Elektronik gibt es zukünftig mit STO-Funktion (Safe Torque Off). Bei einem sicherheitsrelevanten Fehler wird die Energieversorgung sofort unterbrochen und der Antrieb gemäß Performance Level d beziehungsweise SIL2 stillgesetzt. Hinter der Elektronik lässt sich bei Bedarf zusätzlich ein externer, zertifizierter Sicherheitsgeber ergänzen. Auch der Einsatz eines zweiten Getriebes auf der B-Seite ist möglich, zum Beispiel für schwenkbare Tore oder Laderampen. Bilder: ebm-papst www.ebmpapst.com DIE IDEE „Unser modulares Antriebssystem erleichtert es dem Anwender, für unterschiedlichste Applikationen die passende Antriebslösung zu finden. Und zwar basierend auf fertig entwickelten, qualifizierten Einzelmodulen. Eine breite Auswahl an Motoren, Regelelektroniken, Getrieben, Brems- und Encodermodulen ermöglicht es, innerhalb kurzer Zeit einen Antrieb nach Maß zu kombinieren. Über unser Onlineportal lässt sich die Konfiguration vornehmen, den Zusammenbau übernehmen wir.“ Patrick Schumacher, Leiter Produktmanagement industrielle Antriebstechnik, ebm-papst St. Georgen www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/11 13