Frequenzumrichter Maßanfertigung für den Multi-Spindelbetrieb

Autor / Redakteur: Torsten Blankenburg* / Karin Pfeiffer

Um Bohrmaschinen für Leiterplatten mit bis zu acht Hochgeschwindigkeitsspindeln sensorlos betreiben zu können, hat sich Schmoll Maschinen von Sieb & Meyer den Frequenzumrichter FC2 individuell anpassen lassen.

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Die Leiterplatten-Bohrmaschinen ist mit T180- bzw. T200-Asynchronspindeln ausgerüstet. Schmoll hat hier einen individuell angepassten Frequenzumrichter verbaut.
Die Leiterplatten-Bohrmaschinen ist mit T180- bzw. T200-Asynchronspindeln ausgerüstet. Schmoll hat hier einen individuell angepassten Frequenzumrichter verbaut.
(Bild: Sieb&Meyer)

Seit über 60 Jahren stellt die Schmoll Maschinen GmbH, Rödermark, Produktionsmaschinen für die Elektronikmassenproduktion und Mikrobearbeitung her. Ihr Portfolio umspannt sämtliche relevanten Prozessabschnitte für die mechanische und die Laser-Mikrobearbeitung, wobei sich die Produktionskapazität durch eine Teil- oder Vollautomatisierung erhöhen lässt. „Kunden aus der Leiterplattenindustrie und verwandten Branchen schätzen unsere umfassenden Erfahrungen in der Lasertechnologie“, positioniert Marcus Winterschladen, Technischer Leiter bei Schmoll Maschinen, das Unternehmen. „Zudem sind wir einer der weltweit führenden Anbieter von Produktionslösungen für die Elektronikindustrie.“

Leiterplatten-Bohrsysteme für die Massenproduktion

Zum Sortiment von Schmoll gehören auch Leiterplatten-Bohrmaschinen für die Großserie. Dabei handelt es sich um Basismaschinen für hohe Produktivität beim Bohren. Schmoll rundet diese Klasse ab mit der Speedmaster-Serie und ihren besonders leistungsstarken Bohrspindeln. Die Leistungsfähigkeit der Maschinen reicht von Bohrspindeln mit 60.000 1/min bis hin zu Ausführungen mit maximal 300.000 1/min. Durch die verschiedenen Spindeltypen lassen sich Kundenanforderungen über ein sehr großes Spektrum hinweg abdecken.

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Als Antrieb bei den Verfahrachsen in XY-Richtung kommen hochwertige Linearmotoren zum Einsatz. Zusammen mit einem Grundkörper aus Granit sollen Anwender so eine Produktionsmaschine mit hoher Grundgenauigkeit und vor allem Prozesssicherheit erhalten, gleichzeitig will der Maschinenbauer niedrige Energie- und Wartungskosten gewährleisten. Je nach Konfiguration und Größe der Panels lassen sich Maschinen mit typischerweise fünf oder sechs, maximal jedoch acht Spindeln realisieren. Eine kundenspezifische Anpassung der Baugruppen ist möglich.

In den Leiterplatten-Bohrmaschinen, die mit T180- bzw. T200-Asynchronspindeln ausgerüstet sind, verbaut Schmoll einen individuell angepassten Frequenzumrichter des Lüneburger Herstellers Sieb & Meyer. „Der zentrale Frequenzumrichter muss bis zu acht Hochgeschwindigkeitsspindeln im Drehzahlbereich bis zu 480.000 1/min sensorlos betreiben können“, schildert Michael Schulz, Key Account Manager CNC Europa/USA bei Sieb & Meyer, die Anforderungen des Kunden. „Zudem sollte die Leistungsversorgung des Frequenzumrichters über den DC-Zwischenkreis des vorhandenen Antriebspaketes erfolgen.“

Als Basis für die kundenspezifische Lösung dient das Seriengerät FC2, das über eine Gerätetopologie mit geregeltem DC-Zwischenkreis verfügt. Diese ermöglicht es mittels Puls-Amplituden-Modulation (PAM), niederinduktive Asynchronmotoren ohne zusätzliche Motordrosseln bis zu einer Ausgangsfrequenz von 8.000 Hz (480.000 1/min) anzutreiben, wobei eine geringe Motorerwärmung und eine dynamische Drehzahlreglung gewährleistet sein soll.

Einbau neben den Servoverstärkern

Der parallele Betrieb von bis zu acht Asynchronmotoren und die separate Auswertung der Temperatursensoren sind bereits im Leistungsumfang des Standardgeräts enthalten. Sieb & Meyer passte die Netzteilelektronik und den konstruktiven Geräteaufbau an die Maschinenbedingungen an, dabei ließen sich sowohl Bauraum als auch Verdrahtungsaufwand reduzieren. „Anders als bei der Standardausführung ist das Netzteil nicht im Gerät integriert, sodass das Gehäuse kompakter ausfällt“, erläutert Schulz. „So wird ein Einbau des Frequenzumrichters direkt im Antriebspaket möglich, in diesem Fall neben den Servoverstärkern. Dadurch kann die in der Maschine zur Verfügung stehende zentrale Versorgungsspannung von bis zu 350 VDC mit genutzt werden.“ In die Basis-Software der Serienprodukte fließen mit Schmoll abgestimmte Neuerungen und Änderungen ein. Wichtig für Schmoll: Die Frequenzumrichter sind per Software einfach parametrierbar, so lassen sich die Maschinen auf andere Spindeltypen umrüsten, wenn dies erforderlich wird.

Der individuelle Frequenzumrichter für Schmoll

• Kompakt
• Versorgungsspannung 350 VDC
• PAM-Modulation, geregelter DC-Zwischenkreis
• Ausgang: 3 x 0..230 VAC, 0..8.000 Hz, S1: 13,2 kVA
• Integrierte Auswertung von bis zu acht Temperatursensoren
• Sensorloser Betrieb von bis zu acht Asynchronmotoren

Sieb & Meyer ist auf kundenspezifische Lösungen im Feld der Hochgeschwindigkeits-Frequenzumrichter und intelligenten Antriebsverstärker spezialisiert. Der für Schmoll Maschinen individuell angepasste FC2 lässt sich dem Hersteller zufolge ohne weitere Zusatzkomponenten mit wenigen Handgriffen in die Maschine einbauen. Das kompakte System passt sich an den vorhandenen Bauraum an. Sieb & Meyer produziert es in Serie und positioniert es so auch mit stabilen Kosten und einer hohen Verfügbarkeit der Komponenten, wobei auf Schwankungen des Bedarfs bei Schmoll jederzeit flexibel reagiert werden könne.

„Die Frequenzumrichter von Sieb & Meyer haben eine sehr gute Laufruhe, was zum guten Bohrergebnis unserer Maschinen beiträgt“, stellt Marcus Winterschladen eine gute Referenz aus. Auch die Durchzugskraft und die Performance seien optimal. Und so sollen auch bei der neuesten Maschinengeneration die Frequenzumrichter aus Lüneburg kommen.

* *Torsten Blankenburg, Vorstand Technik Sieb & Meyer AG

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